测量在上下文切换中花费的时间？

A. 上下文切换 是两个进程之间的时间（即，使等待的进程进入执行状态，并将正在执行的进程发送到等待状态）。这种情况发生在多任务处理中。如果等待进程，操作系统必须将状态信息带入内存，并保存当前正在运行的进程的状态信息。

为了解决这个问题，我们希望记录交换过程的第一条和最后一条指令的时间戳。上下文切换时间是两个进程之间的差异。

让我们举个例子： 假设只有两个过程，P1和P2。 P1正在执行，P2正在等待执行。在某个时刻，操作系统必须交换P1和P2，让我们假设它发生在P1的第n条指令上。如果t（x，k）以微秒为单位指示进程x的第k条指令的时间戳，则上下文切换将取t（2，1）–t（1，n）。

另一个问题是，交换由操作系统的调度算法控制，可能有许多内核级线程也在进行上下文切换。其他进程可能会争夺CPU或处理中断的内核。用户无法控制这些无关的上下文切换。例如，如果在时间t（1，n）内核决定处理一个中断，那么上下文切换时间就会被夸大。

为了避免这些障碍，我们必须构建一个环境，以便在P1执行后，任务调度器立即选择P2运行。这可以通过构建数据通道来实现，例如P1和P2之间的管道。

也就是说，让P1作为初始发送方，P2作为接收方。最初，P2在等待数据令牌时被阻塞（休眠）。当P1执行时，它通过数据通道将数据令牌传递给P2，并立即尝试读取响应令牌。结果会出现上下文切换，任务计划程序必须选择另一个要运行的进程。由于P2现在处于“准备运行”状态，因此它是任务调度器选择执行的理想候选者。当P2运行时，P1和P2的角色被交换。P2现在充当发送方，P1充当被阻止的接收方。

总结——

1. P2块等待来自P1的数据
2. P1标记开始时间。
3. P1向P2发送令牌。
4. P1尝试从P2读取响应令牌。这会导致上下文切换。
5. P2被调度并接收令牌。
6. P2向P1发送响应令牌。
7. P2尝试从P1读取响应令牌。这会导致上下文切换。
8. P1被调度并接收令牌。
9. 时间标志着P1的结束。

关键是数据令牌的传递会导致上下文切换。让Td和Tr分别表示发送和接收数据令牌所需的时间，让Tc表示在上下文切换中花费的时间量。在步骤2，P1记录令牌传递的时间戳，在步骤9，P1记录响应的时间戳。这些事件之间经过的时间T可表示为：

 T = 2 * (Td + Tc + Tr)

这个公式是由以下事件引起的：

• P1发送令牌（3）
• CPU上下文开关（4）
• P2收到它（5）
• P2然后发送响应令牌（6）
• CPU上下文开关（7）
• 最后，P1收到它（8）

GATE CS实践问题-

• GATE-CS-2006 |问题85
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