Un fil és un flux de seqüència única dins d'un procés. Els fils també s'anomenen processos lleugers ja que posseeixen algunes de les propietats dels processos. Cada fil pertany exactament a un procés. En un sistema operatiu que admet multithreading, el procés pot consistir en molts fils. Però els fils només poden ser efectius si la CPU és més d'1, en cas contrari, dos fils han de canviar de context per a aquesta única CPU.

Què és Thread en sistemes operatius?

En un procés, un fil fa referència a una única activitat seqüencial que s'està executant. aquestes activitats també es coneixen com a thread of execution o thread control. Ara, qualsevol procés del sistema operatiu pot executar un fil. podem dir que un procés pot tenir diversos fils.

Per què necessitem un fil?

• Els fils s'executen en paral·lel millorant el rendiment de l'aplicació. Cadascun d'aquests fils té el seu propi estat i pila de CPU, però comparteixen l'espai d'adreces del procés i l'entorn.
• Els fils poden compartir dades comunes perquè no calgui utilitzar-los comunicació entre processos . Igual que els processos, els fils també tenen estats com a llest, en execució, bloquejat, etc.
• La prioritat es pot assignar als fils igual que el procés, i primer es programa el fil de prioritat més alta.
• Cada fil té el seu Bloc de control de fil (TCB) . Igual que el procés, es produeix un canvi de context per al fil i el contingut del registre es desa a (TCB). Com que els fils comparteixen el mateix espai d'adreces i recursos, també es requereix sincronització per a les diferents activitats del fil.

Components dels fils

Aquests són els components bàsics del sistema operatiu.

• Espai de pila
• Conjunt de registre
• Comptador de programes

Tipus de fil en el sistema operatiu

Els fils són de dos tipus. Aquestes es descriuen a continuació.

• Fil a nivell d'usuari
• Fil de nivell del nucli

per què la interfície del marcador a Java

Fils

1. Fils de nivell d'usuari

El fil de nivell d'usuari és un tipus de fil que no es crea mitjançant trucades del sistema. El nucli no funciona en la gestió de fils a nivell d'usuari. Els fils a nivell d'usuari poden ser implementats fàcilment per l'usuari. En cas que els fils de nivell d'usuari siguin processos d'una sola mà, el fil de nivell del nucli els gestiona. Vegem els avantatges i els desavantatges del fil a nivell d'usuari.

Avantatges dels fils a nivell d'usuari

• La implementació del fil a nivell d'usuari és més fàcil que el fil a nivell de nucli.
• Canvi de context El temps és menor al fil a nivell d'usuari.
• El fil a nivell d'usuari és més eficient que el fil a nivell de nucli.
• A causa de la presència de només un comptador de programa, un conjunt de registres i un espai de pila, té una representació senzilla.

Desavantatges dels fils a nivell d'usuari

funció de subcadena de Java

• Hi ha una manca de coordinació entre Thread i Kernel.
• En cas d'error de pàgina, es pot bloquejar tot el procés.

2. Fils de nivell del nucli

A Fil de nivell del nucli és un tipus de fil que pot reconèixer el sistema operatiu fàcilment. Els fils de nivell del nucli tenen la seva pròpia taula de fils on fa un seguiment del sistema. El nucli del sistema operatiu ajuda a gestionar els fils. Els fils del nucli tenen d'alguna manera més temps de canvi de context. El nucli ajuda en la gestió de fils.

Avantatges dels fils a nivell de nucli

• Té informació actualitzada de tots els fils.
• Les aplicacions que bloquegen la freqüència han de ser gestionades pels fils de nivell del nucli.
• Sempre que qualsevol procés requereix més temps per processar-lo, el fil a nivell de nucli li proporciona més temps.

Desavantatges dels fils de nivell del nucli

• El fil a nivell de nucli és més lent que el fil a nivell d'usuari.
• La implementació d'aquest tipus de fil és una mica més complexa que un fil a nivell d'usuari.

Per a més informació, consulteu el Diferència entre el fil a nivell d'usuari i el fil a nivell de nucli .

Diferència entre procés i fil

La diferència principal és que els fils del mateix procés s'executen en un espai de memòria compartida, mentre que els processos s'executen en espais de memòria separats. Els fils no són independents els uns dels altres com ho són els processos i, com a resultat, els fils comparteixen amb altres fils la seva secció de codi, la secció de dades i els recursos del sistema operatiu (com ara fitxers i senyals oberts). Però, com un procés, un fil té el seu comptador de programes (PC) , el conjunt de registres i l'espai de pila.

Per a més informació, consulteu Diferència entre procés i fil .

Què és el multi-threading?

Un fil també es coneix com a procés lleuger. La idea és aconseguir el paral·lelisme dividint un procés en múltiples fils. Per exemple, en a navegador , diverses pestanyes poden ser fils diferents. MS Word utilitza diversos fils: un fil per formatar el text, un altre fil per processar les entrades, etc. A continuació es comenten més avantatges del multithreading.

funcions de cadena en java

El multithreading és una tècnica utilitzada en sistemes operatius per millorar el rendiment i la capacitat de resposta dels sistemes informàtics. El multithreading permet que diversos fils (és a dir, processos lleugers) comparteixin els mateixos recursos d'un sol procés, com ara la CPU, memòria , i Dispositius d'E/S .

Procés d'un sol fil vs multiprocés

Avantatges de Thread en el sistema operatiu

• Capacitat de resposta : Si el procés es divideix en diversos fils, si un fil completa la seva execució, la seva sortida es pot retornar immediatament.
• Canvi de context més ràpid : El temps de canvi de context entre fils és menor en comparació amb el canvi de context del procés. El canvi de context del procés requereix més sobrecàrrega de la CPU.
• Ús eficaç del sistema multiprocessador : Si tenim diversos fils en un sol procés, podem programar diversos fils en diversos processadors. Això farà que l'execució del procés sigui més ràpida.
• Compartir recursos : Els recursos com el codi, les dades i els fitxers es poden compartir entre tots els fils d'un procés. Nota: les piles i registres no es poden compartir entre els fils. Cada fil té la seva pròpia pila i registres.
• Comunicació : La comunicació entre diversos fils és més fàcil, ja que els fils comparteixen un espai d'adreces comú. mentre que en el procés hem de seguir unes tècniques de comunicació específiques per a la comunicació entre els dos processos.
• Rendiment millorat del sistema : Si un procés es divideix en diversos fils i cada funció de fil es considera com un treball, s'incrementa el nombre de treballs completats per unitat de temps, augmentant així el rendiment del sistema.

Preguntes freqüents sobre Thread al sistema operatiu - Preguntes freqüents

Quin és l'estat del fil al sistema operatiu?

Hi ha quatre estats diferents d'un fil.

• nou
• executable
• bloquejat
• acabat

Per què el fil és millor que el procés?

Els fils requereixen menys recursos mentre que el procés requereix més recursos. és per això que el fil és millor que el procés.

Per què el multithreading és més ràpid?

Tot i que el processador del sistema informàtic només realitza una instrucció a la vegada quan s'utilitza multithreading, diversos fils de diverses aplicacions es realitzen tan ràpidament que sembla que els programes s'executen simultàniament.