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コンテキストスイッチ

索引 コンテキストスイッチ

ンテキストスイッチ (context switch) とは、複数のプロセスが1つのCPUを共有できるように、CPUの状態(コンテキスト (情報工学))を保存したり復元したりする過程のことである。コンテキストスイッチはマルチタスクオペレーティングシステムに不可欠な機能である。通常コンテキストスイッチは多くの計算機処理を必要とするため、オペレーティングシステムの設計においてはコンテキストスイッチを最適化することが重要である。.

15 関係: マルチタスクバレルプロセッサリアルタイムオペレーティングシステムレジスタ (コンピュータ)プロセスインテルオペレーティングシステムコンテキスト (情報工学)システムコール割り込み (コンピュータ)割り込みハンドラCPUCPUモードIntel 80386Microsoft Windows

マルチタスク

マルチタスク (multi tasking) は、コンピュータにおいて複数のタスク(プロセス)を切り替えて実行できるシステムのことである。Unixなど「プロセス」という用語を使うシステムではマルチプロセスともいう(ほぼ同じものを別のシステムでは別の名で呼んでいることもあれば、違うものを同じ名で呼んでいることもあれば、何らかの理由で呼び分けていることもある)。マルチプログラミングという語は複数のプログラムを動かすという点に着目した語である(一般に、「タスク」とか「プロセス」は、プログラムの活動実体、といったようなものを指す語である)。逆に、同時に一つのタスクしか実行できない方式をシングルタスクという。.

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バレルプロセッサ

バレルプロセッサ(Barrel processor)は、実行するスレッドをサイクルごとに切り替える、コンピュータのプロセッサである。同じ、あるいは似たような機構を指す語として、"インターリーブ(inerleaved)"や"細粒度(fine-grained)"あるいは一時マルチスレッディングなどといった語もある(観点の違いなどによる)。 現代のスーパースケーラアーキテクチャにおける同時マルチスレッディングとは異なり、1サイクルに複数の命令を実行できるものではない。 たとえば、CDC 社の Cyber コンピュータのあるものは、一つのスレッドに処理が戻る前に、20の異なるスレッドのそれぞれから1つずつ命令を実行した。また、Ubicom 社の IP3023 プロセッサは、一つのスレッドに処理が戻る前に、8つの異なるスレッドのそれぞれから1つずつ命令を実行した。 プリエンプティブ・マルチタスクのように、各実行スレッドは、プログラムカウンタやそれ以外のハードウェアレジスタ(各スレッドのarchitectural state)を割り当てられる。バレルプロセッサは、他のスレッドが順番を待っている間、一つのスレッドを通例数百から数千サイクル実行し続けるプリエンプティブ・マルチタスクマシンとは異なり、各スレッドが一つの命令を N サイクルごとに実行することを保証することができる。 C-slowing と呼ばれる技術により、通常のシングルタスクプロセッサの設計から、対応するバレルプロセッサの設計を自動的に生成することができる。この方法で生成された n-way のバレルプロセッサは、それぞれがオリジナルのおよそ 1/n のスピードで動作するオリジナルのシングルタスクプロセッサを n 個コピーしたマルチプロセッサのように動作する。.

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リアルタイムオペレーティングシステム

リアルタイムオペレーティングシステム(;RTOS)は、リアルタイムシステムのためのオペレーティングシステム (OS) である。組み込みオペレーティングシステムに多い。OSの主要な機能である資源管理において、時間資源の優先度に基づく配分と実行時間の予測可能性を提供することに特化している、ないし、そういった機能に力を入れている。 以下、ほとんどのRTOSが持つ、基本的な機能について述べる。 RTOSは、実行コンテキストを保持するオブジェクト(UNIXではスレッドと呼んでいるものに近いが、RTOSではもっぱらタスクと呼ぶ。以下タスクで統一する)と、タスク間の同期通信機構を提供する。同期通信機構により特定のタスクに待ち状態が発生したときのスケジューリングを行うのも、一般的なOSと同様RTOSの仕事であるが、このスケジューリング規則にRTOSの大きな特色がある。 RTOSへの要求には、以下のようなものが挙げられる。.

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レジスタ (コンピュータ)

レジスタ(register)はコンピュータのプロセッサなどが内蔵する記憶回路で、制御装置や演算装置や実行ユニットに直結した、操作に要する速度が最速の、比較的少量のものを指す。.

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プロセス

プロセスとは、情報処理においてプログラムの動作中のインスタンスを意味し、プログラムのコードおよび全ての変数やその他の状態を含む。オペレーティングシステム (OS) によっては、プロセスが複数のスレッドで構成される場合があり、命令を同時並行して実行する。.

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インテル

インテル(英:Intel Corporation)は、アメリカ合衆国カリフォルニア州に本社を置く半導体素子メーカーである。 社名の由来はIntegrated Electronics(集積されたエレクトロニクス)の意味である。.

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オペレーティングシステム

ペレーティングシステム(Operating System、OS、オーエス)とは、コンピュータのオペレーション(操作・運用・運転)のために、ソフトウェアの中でも基本的、中核的位置づけのシステムソフトウェアである。通常、OSメーカーが組み上げたコンピュータプログラムの集合として、作成され提供されている。 オペレーティングシステムは通常、ユーザーやアプリケーションプログラムとハードウェアの中間に位置し、ユーザーやアプリケーションプログラムに対して標準的なインターフェースを提供すると同時に、ハードウェアなどの各リソースに対して効率的な管理を行う。現代のオペレーティングシステムの主な機能は、ファイルシステムなどの補助記憶装置管理、仮想記憶などのメモリ管理、マルチタスクなどのプロセス管理、更にはGUIなどのユーザインタフェース、TCP/IPなどのネットワーク、などがある。オペレーティングシステムは、パーソナルコンピュータからスーパーコンピュータまでの各種のコンピュータや、更にはスマートフォンやゲーム機などを含む各種の組み込みシステムで、内部的に使用されている。 製品としてのOSには、デスクトップ環境やウィンドウシステムなど、あるいはデータベース管理システム (DBMS) などのミドルウェア、ファイル管理ソフトウェアやエディタや各種設定ツールなどのユーティリティ、基本的なアプリケーションソフトウェア(ウェブブラウザや時計などのアクセサリ)が、マーケティング上の理由などから一緒に含められていることもある。 OSの中で、タスク管理やメモリ管理など特に中核的な機能の部分をカーネル、カーネル以外の部分(シェルなど)をユーザランドと呼ぶ事もある。 現代の主なOSには、Microsoft Windows、Windows Phone、IBM z/OS、Android、macOS(OS X)、iOS、Linux、FreeBSD などがある。.

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コンテキスト (情報工学)

情報工学においてコンテキスト(Context)とは、タスク(プロセスまたはスレッドも含む)によって使用されるデータの最小セットである。.

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システムコール

テムコールとは、オペレーティングシステム (OS)(より明確に言えばOSのカーネル)の機能を呼び出すために使用される機構のこと。実際のプログラミングにおいては、OSの機能は関数 (API) 呼び出しによって実現されるので、OSの備える関数 (API) のことを指すこともある。なお、μITRONではサービスコールと呼ばれる。また、OSのことをスーパーバイザとも呼ぶため、スーパーバイザコールともいう。 例えば、C言語で使用できるfopen()やmalloc()などのライブラリ関数は、その関数内においてシステムコール(例えばPOSIX準拠のOSであればopen()やsbrk()など)を呼び出す。.

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割り込み (コンピュータ)

割り込み(わりこみ)とは、コンピュータがその周辺機器などから受け取る要求の一種である。現在の多くのCPUは、割り込みを処理するための機能を備えている。.

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割り込みハンドラ

割り込みハンドラ(Interrupt handler)または割り込みサービスルーチン(Interrupt Service Routine, ISR)は、割り込み受け付けによって起動されるオペレーティングシステムやデバイスドライバのコールバックルーチンである。割り込みハンドラは割り込み原因によってそれぞれ存在し、割り込みハンドラがそのタスクを完了するまでにかかる時間も様々である。 割り込みハンドラはイベントハンドラに対応してハードウェアに近いところで動作する。これらのハンドラは、ハードウェアの割り込みかソフトウェアの割り込み命令で起動され、ハードウェア機器のための処理をしたり、システムコールなどのCPUモードの移行を行ったりする。.

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CPU

Intel Core 2 Duo E6600) CPU(シーピーユー、Central Processing Unit)、中央処理装置(ちゅうおうしょりそうち)は、コンピュータにおける中心的な処理装置(プロセッサ)。 「CPU」と「プロセッサ」と「マイクロプロセッサ」という語は、ほぼ同義語として使われる場合も多いが、厳密には以下に述べるように若干の範囲の違いがある。大規模集積回路(LSI)の発達により1個ないしごく少数のチップに全機能が集積されたマイクロプロセッサが誕生する以前は、多数の(小規模)集積回路(さらにそれ以前はディスクリート)から成る巨大な電子回路がプロセッサであり、CPUであった。大型汎用機を指す「メインフレーム」という語は、もともとは多数の架(フレーム)から成る大型汎用機システムにおいてCPUの収まる主要部(メイン)、という所から来ている。また、パーソナルコンピュータ全体をシステムとして見た時、例えば電源部が制御用に内蔵するワンチップマイコン(マイクロコントローラ)は、システム全体として見た場合には「CPU」ではない。.

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CPUモード

CPUモード(プロセッサモード、特権レベル)とは、コンピュータのCPUの動作モードであり、CPUが実行できる操作を制限するものであるただし、本記事で説明するモードとはまったく異なる意味の「モード」もありうる。例えばバイエンディアンのプロセッサ(エンディアンの切り替えが可能なプロセッサ)には、モードを持っていて、どちらのエンディアンで動作するかをモード切り替えによって切り替えるものがある。。.

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Intel 80386

Intel 80386(またはi386)はインテルの32ビットマイクロプロセッサ(CPU)である。1985年10月に発表され、x86アーキテクチャを32ビットに拡張し、レジスタを強化した。インテルが現在使用している名称はIntel386TMプロセッサ (Intel386TM Processor) である。互換CPUにも386の型番が付くものがある。 後にIA-32と呼ばれる、インテルの32ビットCPUのベースとなる命令セットアーキテクチャは、このCPUで確定した。アーキテクチャとしてのi386については、x86およびIA-32の項目も参照のこと。.

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Microsoft Windows

Microsoft Windows(マイクロソフト ウィンドウズ)は、マイクロソフトが開発・販売するオペレーティングシステム (OS) の製品群。グラフィカルユーザインタフェース (GUI)を採用している。.

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