Un thread è un singolo flusso di sequenza all'interno di un processo. I thread sono anche chiamati processi leggeri poiché possiedono alcune delle proprietà dei processi. Ogni thread appartiene esattamente a un processo. In un sistema operativo che supporta il multithreading, il processo può essere costituito da molti thread. Ma i thread possono essere efficaci solo se la CPU è maggiore di 1, altrimenti due thread devono cambiare contesto per quella singola CPU.

Cos'è Thread nei sistemi operativi?

In un processo, un thread si riferisce a una singola attività sequenziale in esecuzione. queste attività sono note anche come thread di esecuzione o controllo del thread. Ora, qualsiasi processo del sistema operativo può eseguire un thread. possiamo dire che un processo può avere più thread.

Perché abbiamo bisogno del filo?

• I thread vengono eseguiti in parallelo migliorando le prestazioni dell'applicazione. Ciascuno di questi thread ha il proprio stato e stack della CPU, ma condividono lo spazio degli indirizzi del processo e dell'ambiente.
• I thread possono condividere dati comuni in modo che non sia necessario utilizzarli comunicazione tra processi . Come i processi, anche i thread hanno stati come pronto, in esecuzione, bloccato, ecc.
• È possibile assegnare la priorità ai thread proprio come al processo e il thread con la priorità più alta viene pianificato per primo.
• Ogni thread ha il suo Blocco di controllo del filo (TCB) . Come il processo, si verifica un cambio di contesto per il thread e il contenuto del registro viene salvato in (TCB). Poiché i thread condividono lo stesso spazio di indirizzi e risorse, è necessaria anche la sincronizzazione per le varie attività del thread.

Componenti dei thread

Questi sono i componenti di base del sistema operativo.

• Spazio nella pila
• Registra Imposta
• Contatore di programma

Tipi di thread nel sistema operativo

I thread sono di due tipi. Questi sono descritti di seguito.

• Discussione a livello utente
• Discussione a livello di kernel

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Discussioni

1. Discussioni a livello utente

Il thread a livello utente è un tipo di thread che non viene creato utilizzando le chiamate di sistema. Il kernel non ha alcun lavoro nella gestione dei thread a livello utente. I thread a livello utente possono essere facilmente implementati dall'utente. Nel caso in cui i thread a livello utente siano processi con una sola mano, il thread a livello kernel li gestisce. Diamo un'occhiata ai vantaggi e agli svantaggi del thread a livello utente.

Vantaggi dei thread a livello utente

• L'implementazione del thread a livello utente è più semplice del thread a livello di kernel.
• Cambio di contesto Il tempo è inferiore nel thread a livello utente.
• Il thread a livello utente è più efficiente del thread a livello di kernel.
• A causa della presenza solo di Program Counter, Register Set e Stack Space, ha una rappresentazione semplice.

Svantaggi dei thread a livello utente

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• C'è una mancanza di coordinamento tra Thread e Kernel.
• In caso di errore di pagina, l'intero processo può essere bloccato.

2. Thread a livello di kernel

UN Discussione a livello di kernel è un tipo di thread in grado di riconoscere facilmente il sistema operativo. I thread a livello di kernel hanno una propria tabella dei thread in cui tengono traccia del sistema. Il kernel del sistema operativo aiuta nella gestione dei thread. I thread del kernel hanno in qualche modo un tempo di cambio di contesto più lungo. Il kernel aiuta nella gestione dei thread.

Vantaggi dei thread a livello di kernel

• Contiene informazioni aggiornate su tutti i thread.
• Le applicazioni che bloccano la frequenza devono essere gestite dai thread a livello di kernel.
• Ogni volta che un processo richiede più tempo per essere elaborato, il thread a livello di kernel fornisce più tempo.

Svantaggi dei thread a livello di kernel

• Il thread a livello di kernel è più lento del thread a livello di utente.
• L'implementazione di questo tipo di thread è un po' più complessa di un thread a livello utente.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Differenza tra thread a livello utente e thread a livello di kernel .

Differenza tra processo e thread

La differenza principale è che i thread all'interno dello stesso processo vengono eseguiti in uno spazio di memoria condiviso, mentre i processi vengono eseguiti in spazi di memoria separati. I thread non sono indipendenti l'uno dall'altro come lo sono i processi e, di conseguenza, condividono con altri thread la sezione di codice, la sezione dati e le risorse del sistema operativo (come file aperti e segnali). Ma, come un processo, un thread ha il suo contatore di programma (PC) , insieme di registri e spazio nello stack.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Differenza tra processo e thread .

Cos'è il multithreading?

Un thread è noto anche come processo leggero. L'idea è di raggiungere il parallelismo dividendo un processo in più thread. Ad esempio, nell'a navigatore , più schede possono essere thread diversi. MS Word utilizza più thread: un thread per formattare il testo, un altro thread per elaborare gli input, ecc. Ulteriori vantaggi del multithreading vengono discussi di seguito.

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Il multithreading è una tecnica utilizzata nei sistemi operativi per migliorare le prestazioni e la reattività dei sistemi informatici. Il multithreading consente a più thread (ovvero processi leggeri) di condividere le stesse risorse di un singolo processo, come la CPU, memoria , E Dispositivi I/O .

Processo a thread singolo e multi-thread

Vantaggi del thread nel sistema operativo

• Reattività : Se il processo è diviso in più thread, se un thread completa la sua esecuzione, il suo output può essere restituito immediatamente.
• Cambio di contesto più rapido : Il tempo di cambio di contesto tra i thread è inferiore rispetto al cambio di contesto del processo. Il cambio del contesto del processo richiede un maggiore sovraccarico da parte della CPU.
• Utilizzo efficace del sistema multiprocessore : Se abbiamo più thread in un singolo processo, possiamo pianificare più thread su più processori. Ciò renderà l'esecuzione del processo più veloce.
• Condivisione di risorse : Risorse come codice, dati e file possono essere condivisi tra tutti i thread all'interno di un processo. Nota: stack e registri non possono essere condivisi tra i thread. Ogni thread ha il proprio stack e i propri registri.
• Comunicazione : La comunicazione tra più thread è più semplice poiché i thread condividono uno spazio di indirizzi comune. mentre nel processo dobbiamo seguire alcune tecniche comunicative specifiche per la comunicazione tra i due processi.
• Maggiore produttività del sistema : Se un processo è diviso in più thread e ciascuna funzione del thread è considerata come un lavoro, il numero di lavori completati per unità di tempo aumenta, aumentando così la produttività del sistema.

Domande frequenti sul thread nel sistema operativo – Domande frequenti

Qual è lo stato del thread nel sistema operativo?

Esistono quattro diversi stati di un thread.

• nuovo
• percorribile
• bloccato
• terminato

Perché il thread è migliore del processo?

I thread richiedono meno risorse mentre i processi richiedono più risorse. ecco perché il thread è migliore del processo.

Perché il multithreading è più veloce?

Mentre quando si utilizza il multithreading il processore del computer esegue solo un'istruzione alla volta, i diversi thread di diverse applicazioni vengono eseguiti così velocemente che sembra che i programmi funzionino contemporaneamente.