2022年线程和进程基本概念归纳 .pdf

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1、多核并行计算并行计算或称平行计算是相对于串行计算来说的。所谓并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行。而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。并行计算（Parallel Computing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。1 进程进程是操作系统结构的基础；进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活

2、动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。进程定义：广义定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合 的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的 执行单元。狭义定义：进程就是一段程序的执行过程。即是一个正在执行 应用程序。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的独立的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代

3、码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。特征动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向

4、前推进结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。多个不同的进程可以包含相同的程序：一个程序在不同的数据集里就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执行过程中，程序不能发生改变。2 线程线程（thread）是进程中某个单一顺序的控制流。指运行中的程序的调度单位。线程，有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进

5、程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。每一个程序都至少有一个线程，若程序只有一个线程，那就是程序本身。线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -成不同的工作，称为多线程。特点在多线程 OS 中，通常是在一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用 CPU 的基本单位，是花费最小开销的实体。轻型实体线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保

6、证独立运行的资源，比如，在每个线程中都应具有一个用于控制线程运行的线程控制块TCB，用于指示被执行指令序列的程序计数器、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈。独立调度和分派的基本单位。在多线程 OS 中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。可并发执行。在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行.共享进程资源。在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问

7、该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程内的线程共享内存和文件，所以线程之间互相通信不必调用内核。进程和线程的一个简单解释：http:/ 3 多任务并行名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -它是指用户可以在同一时间内运行多个应用程序，每个应用程序被称作一个任务。Windows 就是一个支持多任务的操作系统，比起DOS 的单任务系统，确实方便了许多。Windows 多任务处理采用的是被称为虚拟机(Virtual Machine)的技术。虚拟机实际上指的是由Windows 在内存中创建的逻辑微机，由它来

8、运行应用程序。当Windows 接受到由鼠标器、键盘、定时器信号或某些I/O 操作产生的事件后，为该任务分配CPU 时间。每个任务使用由Windows 分配的短暂的时间片(Timeslice)轮流使用 CPU,由于 CPU 对每个时间片的处理速度非常快，在用户看来好像这些任务在同时执行。时间片（timeslice）又称为“处理器片（processor slice）”是分时操作系统分配给每个正在运行的进程微观上的一段CPU 时间（在抢占内核中是：从进程开始运行直到被抢占的时间）。现代操作系统（如：Windows、Linux、Mac OS X 等）允许同时运行多个进程 例如，你可以在打开音乐播放器

9、听音乐的同时用浏览器浏览网页并下载文件。事实上，由于一台计算机通常只有一个CPU，所以永远不可能真正地同时运行多个任务。这些进程“看起来像”同时运行的，实则是轮番穿插地运行，由于时间片通常很短，用户不会感觉到。时间片由操作系统内核的调度程序分配给每个进程。首先，内核会给每个进程分配相等的初始时间片，然后每个进程轮番地执行相应的时间，当所有进程都处于时间片耗尽的状态时，内核会重新为每个进程计算并分配时间片，如此往复。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -线程与进程的比较进程是资源分配的基本单位。所有与该进程有关的资源，都被记录在进程控制块 PCB 中。以表示该进

10、程拥有这些资源或正在使用它们。另外，进程也是抢占处理机的调度单位，它拥有一个完整的虚拟地址空间。当进程发生调度时，不同的进程拥有不同的虚拟地址空间，而同一进程内的不同线程共享同一地址空间。与进程相对应，线程与资源分配无关，它属于某一个进程，并与进程内的其他线程一起共享进程的资源。通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行 和独立调度 的基本单位。由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度，从而显著提高系统资源的

11、利用率和吞吐量。因而近年来推出的通用操作系统都引入了线程，以便进一步提高系统的并发性，并把它视为现代操作系统的一个重要指标。总之一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中，使用该进程的全局变量和系统资源。操作系统给每个线程分配不同的CPU 时间片，在某一个时刻，CPU 只执行一个时间片内的线程，多个时间片中的相应线程在CPU 内轮流执行，由于每个时间片时间很短，所以对用户来说，仿佛各个线程在计算机中是并行处理的。操作系统是根据线程的优先级来安排CPU 的时间，优先级高的线程优先运行，优先级低的线程则继续等待。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -问题：线程的优先级怎么确定？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -