コンテキストスイッチ とは？

PCで同時にブラウザと音楽プレーヤーを動かせるよね。でもCPUのコアは一度に一つの処理しかできない。だからOSが超高速で「ブラウザの処理→音楽の処理→ブラウザ→音楽→…」って切り替えてるんだ。その切り替え操作がコンテキストスイッチだよ。

レジスタの値やプログラムカウンター（次に実行する命令のアドレス）などを「PCB（プロセス制御ブロック）」というメモリの領域に保存するんだ。切り替え先の処理が終わったら、保存した情報を復元して、続きから再開する。

切り替えの時間自体は数マイクロ秒だけど、それだけじゃなくてキャッシュメモリの内容もリセットされるんだ。別のプロセスのデータに切り替わるからキャッシュが使えなくなって、メモリを読み直す時間がかかる。これが積み重なると性能に響く。

スレッド切り替えのほうが軽いんだけど、理由が少し複雑でね。プロセスは独立したメモリ空間を持つから、切り替え時にページテーブル（仮想アドレスの対応表）まで切り替わる。これがTLB（変換索引バッファ）のフラッシュを引き起こして重い。同じプロセス内のスレッドはメモリ空間を共有してるから、TLBフラッシュが不要で軽い。「スレッドは軽量プロセス」と言われる一番の理由はここなんだよ。