Vlákno je jeden sekvenční proud v rámci procesu. Vlákna se také nazývají lehké procesy, protože mají některé vlastnosti procesů. Každé vlákno patří přesně jednomu procesu. V operačním systému, který podporuje multithreading, může proces sestávat z mnoha vláken. Vlákna však mohou být účinná pouze v případě, že CPU je více než 1, v opačném případě musí dvě vlákna přepínat kontext pro tento jediný CPU.

Co je vlákno v operačních systémech?

V procesu vlákno odkazuje na jednu sekvenční aktivitu, která se provádí. tyto aktivity jsou také známé jako vlákno provádění nebo řízení vlákna. Nyní může vlákno spustit jakýkoli proces operačního systému. můžeme říci, že proces může mít více vláken.

Proč potřebujeme vlákno?

• Vlákna běží paralelně, což zlepšuje výkon aplikace. Každé takové vlákno má svůj vlastní stav CPU a zásobník, ale sdílejí adresní prostor procesu a prostředí.
• Vlákna mohou sdílet společná data, takže je nepotřebují používat meziprocesová komunikace . Stejně jako procesy mají vlákna také stavy jako připraveno, spouštění, blokováno atd.
• Prioritu lze přiřadit vláknům stejně jako procesu a vlákno s nejvyšší prioritou je naplánováno jako první.
• Každé vlákno má své Thread Control Block (TCB) . Stejně jako u procesu dojde u vlákna k přepnutí kontextu a obsah registru se uloží do (TCB). Protože vlákna sdílejí stejný adresní prostor a prostředky, je také vyžadována synchronizace pro různé aktivity vlákna.

Součásti vláken

Toto jsou základní součásti operačního systému.

• Prostor zásobníku
• Registrovat Set
• Počítadlo programů

Typy vláken v operačním systému

Vlákna jsou dvojího druhu. Ty jsou popsány níže.

• Vlákno na uživatelské úrovni
• Vlákno na úrovni jádra

jaké jsou rozměry obrazovky mého počítače

Vlákna

1. Vlákna na uživatelské úrovni

Vlákno uživatelské úrovně je typ vlákna, které se nevytváří pomocí systémových volání. Jádro nemá žádnou práci ve správě vláken na uživatelské úrovni. Vlákna na uživatelské úrovni může uživatel snadno implementovat. V případě, že jsou vlákna na úrovni uživatele jednoruční procesy, spravuje je vlákno na úrovni jádra. Podívejme se na výhody a nevýhody vlákna na uživatelské úrovni.

Výhody vláken na uživatelské úrovni

• Implementace vlákna na uživatelské úrovni je jednodušší než vlákna na úrovni jádra.
• Přepínač kontextu Ve vláknu uživatelské úrovně je čas kratší.
• Vlákno na uživatelské úrovni je efektivnější než vlákno na úrovni jádra.
• Vzhledem k přítomnosti pouze Program Counter, Register Set a Stack Space má jednoduchou reprezentaci.

Nevýhody vláken na uživatelské úrovni

jak blokovat reklamy na youtube na android

• Chybí koordinace mezi vláknem a jádrem.
• V případě chyby stránky může být celý proces zablokován.

2. Vlákna na úrovni jádra

A vlákno na úrovni jádra je typ vlákna, které dokáže snadno rozpoznat operační systém. Kernel Level Threads má svou vlastní tabulku vláken, kde sleduje systém. Jádro operačního systému pomáhá při správě vláken. Vlákna jádra mají nějak delší dobu přepínání kontextu. Kernel pomáhá při správě vláken.

Výhody vláken na úrovni jádra

• Má aktuální informace o všech vláknech.
• Aplikace, které blokují frekvenci, mají být spravovány vlákny na úrovni jádra.
• Kdykoli proces vyžaduje více času na zpracování, vlákno na úrovni jádra mu poskytne více času.

Nevýhody vláken na úrovni jádra

• Vlákno na úrovni jádra je pomalejší než vlákno na uživatelské úrovni.
• Implementace tohoto typu vlákna je o něco složitější než vlákno na uživatelské úrovni.

Více viz Rozdíl mezi vláknem na uživatelské úrovni a vláknem na úrovni jádra .

Rozdíl mezi procesem a vláknem

Primární rozdíl je v tom, že vlákna v rámci stejného procesu běží ve sdíleném paměťovém prostoru, zatímco procesy běží v oddělených paměťových prostorech. Vlákna nejsou na sobě nezávislá jako procesy, a v důsledku toho vlákna sdílejí s ostatními vlákny svou sekci kódu, datovou sekci a zdroje OS (jako jsou otevřené soubory a signály). Ale stejně jako proces má vlákno své vlastní počítadlo programů (PC) , sadu registrů a prostor zásobníku.

Více viz Rozdíl mezi procesem a vláknem .

Co je to Multi-Threading?

Vlákno je také známé jako lehký proces. Cílem je dosáhnout paralelismu rozdělením procesu do více vláken. Například v a prohlížeč , více karet může být různá vlákna. MS Word používá více vláken: jedno vlákno pro formátování textu, další vlákno pro zpracování vstupů atd. Další výhody vícevláknového zpracování jsou popsány níže.

přirovnat k struně

Multithreading je technika používaná v operačních systémech ke zlepšení výkonu a odezvy počítačových systémů. Multithreading umožňuje více vláknům (tj. odlehčeným procesům) sdílet stejné zdroje jednoho procesu, jako je CPU, Paměť , a I/O zařízení .

Jednovláknový vs vícevláknový proces

Výhody vlákna v operačním systému

• Schopnost reagovat : Pokud je proces rozdělen do více vláken, pokud jedno vlákno dokončí své provádění, může být jeho výstup okamžitě vrácen.
• Rychlejší přepínání kontextu : Doba přepínání kontextu mezi vlákny je kratší ve srovnání s přepínáním kontextu procesu. Přepínání kontextu procesu vyžaduje větší režii od CPU.
• Efektivní využití víceprocesorového systému : Pokud máme více vláken v jednom procesu, můžeme naplánovat více vláken na více procesorech. To urychlí provádění procesu.
• Sdílení zdrojů : Zdroje jako kód, data a soubory lze sdílet mezi všemi vlákny v rámci procesu. Poznámka: Zásobníky a registry nelze sdílet mezi vlákny. Každé vlákno má svůj vlastní zásobník a registry.
• Sdělení : Komunikace mezi více vlákny je jednodušší, protože vlákna sdílejí společný adresní prostor. zatímco v procesu musíme dodržovat některé specifické komunikační techniky pro komunikaci mezi těmito dvěma procesy.
• Zvýšená propustnost systému : Pokud je proces rozdělen do více vláken a každá funkce vlákna je považována za jednu úlohu, zvýší se počet úloh dokončených za jednotku času, čímž se zvýší propustnost systému.

Často kladené otázky k vláknu v operačním systému – FAQ

Jaký je stav vlákna v operačním systému?

Existují čtyři různé stavy vlákna.

• Nový
• spustitelný
• blokováno
• ukončeno

Proč je vlákno lepší než proces?

Vlákna vyžadují méně zdrojů, zatímco proces vyžaduje více zdrojů. proto je vlákno lepší než proces.

Proč je multithreading rychlejší?

Zatímco procesor počítačového systému provádí pouze jednu instrukci v době, kdy se používá multithreading, různá vlákna z několika aplikací jsou prováděna tak rychle, že to vypadá, jako by programy běžely současně.