Потоки на уровне пользователя и на уровне ядра

Потоки

Занятие 5. ПОТОКИ. МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Во многих процессах встречается ситуация, когда процесс может быть разделен на несколько независимо работающих частей. Например, в издательской системе длительные операции (печать, обработка графических данных...) могут выполняться отдельно от приема данных от пользователя (набор текста, работа с мышью...). Однако, если эти действия находятся в одном процессе, то они выполняются последовательно одно за другим и в этом случае процесс печати остановит работу пользователя – он не сможет работать в это время ни с клавиатурой, ни с мышью, хотя процессор в это время не занят(печать выполняет само устройство принтера). Если разделить эти действия в виде двух разных процессов, то для каждого из них будет отведена своя область памяти и один процесс не сможет использовать данные другого процесса. А если оба процесса должны использовать одни и те же данные, а разделить на параллельное выполнение нужно только действия? Если команды процесса разделить так, чтобы они работали отдельно, но использовали одну область памяти с данными в рамках одного процесса, то такое разделение называется разделением процесса на потоки. Один поток – это команды печати, а другой поток – это команды ввода данных пользователем. Однако оба эти потока – это все один процесс и они используют одну область памяти, отведенную для всего процесса и пользуются одними и теми же данными из этой области. Управлением потоками в этом случае может заниматься либо сама Ос либо процесс пользователя.

1. Разделение на потоки может выполняться самой программой пользователя и при этом ядро ОС не подозревает об этом делении и продолжает работать с процессом как с одним целым. При таком делении о параллельном выполнении потоков должен позаботиться сам программист и распланировать синхронизацию потоков. Синхронизация потоков выполняется за счет передачи сигналов между потоками о выполнении каких-либо операций, которые могут повлиять на выполнение другого потока, ведь все потоки в рамках одного процесса используют данные из одного раздела памяти. Преимуществами такого деления являются:
   - малые затраты времени на переключение между потоками т.к. все они выполняются в одной области памяти и не нужны затраты на переключение в режим ядра и обратно.
   - управление потоками выполняется согласно специфике приложения и может быть оптимально продумано
   - применимо для любой ОС без внесения в нее изменений
2. Разделение на потоки может выполнять само ядро ОС. В этом случае за их переключением и синхронизацией следит сама ОС. Это облегчает работу программистов, но увеличивает время на переключение между потоками.

Дата добавления: 2014-12-07