Ένα άλλο σημαντικό σημείο που διαφοροποιεί τη διαδικασία και το νήμα είναι ότι οι διαδικασίες απομονώνονται μεταξύ τους ενώ τα νήματα μοιράζονται τη μνήμη ή τους πόρους μεταξύ τους.
Συγκριτικό διάγραμμα
| Βάση σύγκρισης | Επεξεργάζομαι, διαδικασία | Νήμα |
|---|---|---|
| Βασικός | Πρόγραμμα σε εκτέλεση. | Ελαφριά διαδικασία ή μέρος αυτής. |
| Κοινή χρήση μνήμης | Πλήρως απομονωμένη και μην μοιράζεστε μνήμη. | Μοιράζεται μνήμη μεταξύ τους. |
| Κατανάλωση πόρων | Περισσότερο | Πιο λιγο |
| Αποδοτικότητα | Λιγότερο αποτελεσματική σε σχέση με τη διαδικασία στο πλαίσιο της επικοινωνίας. | Βελτιώνει την αποτελεσματικότητα στο πλαίσιο της επικοινωνίας. |
| Χρόνος που απαιτείται για τη δημιουργία | Περισσότερο | Πιο λιγο |
| Χρόνος εναλλαγής περιβάλλοντος | Χρειάζεται περισσότερος χρόνος. | Καταναλώνει λιγότερο χρόνο. |
| Αβέβαιος τερματισμός | Αποτελέσματα στην απώλεια της διαδικασίας. | Ένα νήμα μπορεί να ανακτηθεί. |
| Χρόνος που απαιτείται για τον τερματισμό | Περισσότερο | Πιο λιγο |
Ορισμός της διαδικασίας
Η διαδικασία είναι η εκτέλεση ενός προγράμματος και εκτελεί τις σχετικές ενέργειες που καθορίζονται σε ένα πρόγραμμα ή είναι μια μονάδα εκτέλεσης όπου εκτελείται ένα πρόγραμμα. Το λειτουργικό σύστημα δημιουργεί, προγραμματίζει και τερματίζει τις διαδικασίες για τη χρήση της CPU. Οι άλλες διαδικασίες που δημιουργούνται από την κύρια διαδικασία είναι γνωστές ως διαδικασία παιδιού.
Οι λειτουργίες διεργασίας ελέγχονται με τη βοήθεια του PCB (Process Control Block) μπορούν να θεωρηθούν ως ο εγκέφαλος της διαδικασίας, η οποία περιέχει όλες τις κρίσιμες πληροφορίες που αφορούν σε μια διαδικασία όπως id της διαδικασίας, προτεραιότητα, κατάσταση, PWS και περιεχόμενο .
Το PCB είναι επίσης μια δομή δεδομένων βασισμένη στο πυρήνα, η οποία χρησιμοποιεί τα τρία είδη λειτουργιών που είναι προγραμματισμός, αποστολή και αποθήκευση περιβάλλοντος.
- Προγραμματισμός - Πρόκειται για μια μέθοδο επιλογής της ακολουθίας της διαδικασίας με απλά λόγια επιλέγει τη διαδικασία που πρέπει να εκτελεστεί πρώτα στην CPU.
- Αποστολή - Δημιουργεί ένα περιβάλλον για την εκτέλεση της διαδικασίας.
- Εξοικονόμηση περιβάλλοντος - Αυτή η λειτουργία αποθηκεύει τις πληροφορίες σχετικά με μια διαδικασία όταν επαναλαμβάνεται ή αποκλείεται.
Υπάρχουν ορισμένες καταστάσεις που περιλαμβάνονται σε έναν κύκλο ζωής της διαδικασίας, όπως έτοιμο, τρέξιμο, μπλοκαρισμένο και τερματισμένο. Τα κράτη επεξεργασίας χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της δραστηριότητας της διαδικασίας σε μια στιγμή.
Από την άποψη του προγραμματιστή, οι διαδικασίες είναι το μέσο για την επίτευξη της ταυτόχρονης εκτέλεσης ενός προγράμματος. Η κύρια διαδικασία ενός ταυτόχρονου προγράμματος δημιουργεί μια παιδική διαδικασία. Η κύρια διαδικασία και η διαδικασία παιδιού πρέπει να αλληλεπιδρούν με το καθένα για την επίτευξη ενός κοινού στόχου.
Οι διεργασίες παρεμβολής των διαδικασιών ενισχύουν την ταχύτητα υπολογισμού όταν η λειτουργία i / o σε μια διαδικασία επικαλύπτεται με μια υπολογιστική δραστηριότητα σε μια άλλη διαδικασία.
Ιδιότητες μιας διαδικασίας:
- Η δημιουργία κάθε διαδικασίας περιλαμβάνει κλήσεις συστήματος για κάθε διαδικασία ξεχωριστά.
- Μια διαδικασία είναι μια απομονωμένη οντότητα εκτέλεσης και δεν μοιράζεται δεδομένα και πληροφορίες.
- Οι διεργασίες χρησιμοποιούν μηχανισμό επικοινωνίας IPC (Inter-process communication), ο οποίος αυξάνει σημαντικά τον αριθμό των κλήσεων συστήματος.
- Η διαχείριση της διαδικασίας καταναλώνει περισσότερες κλήσεις συστήματος.
- Κάθε διαδικασία έχει τη δική της στοίβα και μνήμη σωρού, οδηγίες, δεδομένα και χάρτη μνήμης.
Ορισμός του νήματος
Το νήμα είναι μια εκτέλεση προγράμματος που χρησιμοποιεί τους πόρους της διαδικασίας για την εκτέλεση της εργασίας. Όλα τα θέματα μέσα σε ένα ενιαίο πρόγραμμα περιλαμβάνονται λογικά μέσα σε μια διαδικασία. Ο πυρήνας κατανέμει μια δέσμη και ένα μπλοκ ελέγχου νήμα (TCB) σε κάθε νήμα. Το λειτουργικό σύστημα αποθηκεύει μόνο τον δείκτη στοίβας και την κατάσταση της CPU τη στιγμή της εναλλαγής μεταξύ των νημάτων της ίδιας διαδικασίας.
Τα θέματα υλοποιούνται με τρεις διαφορετικούς τρόπους. αυτά είναι τα νήματα σε επίπεδο πυρήνα, τα θέματα σε επίπεδο χρήστη, υβριδικά νήματα. Τα νήματα μπορούν να εκτελούν τρεις καταστάσεις, έτοιμες και μπλοκαρισμένες. Περιλαμβάνει μόνο την υπολογιστική κατάσταση, όχι την κατανομή των πόρων και την κατάσταση της επικοινωνίας, η οποία μειώνει τις γενικές επιβαρύνσεις. Αυξάνει την ταυτότητα (παραλληλισμός) και ως εκ τούτου η ταχύτητα αυξάνεται επίσης.
Το Multithreading έρχεται επίσης με μειονεκτήματα, Πολλαπλά θέματα δεν δημιουργούν πολυπλοκότητα, αλλά η αλληλεπίδραση μεταξύ τους.
Ένα νήμα πρέπει να έχει ιδιότητα προτεραιότητας όταν υπάρχουν πολλαπλά νήματα που είναι ενεργά. Ο χρόνος που παίρνει για εκτέλεση αντίστοιχα σε άλλα ενεργά νήματα στην ίδια διαδικασία καθορίζεται από την προτεραιότητα του νήματος.
Ιδιότητες ενός νήματος:
- Μόνο μία κλήση συστήματος μπορεί να δημιουργήσει περισσότερα από ένα νήμα (ελαφριά διαδικασία).
- Τα θέματα μοιράζονται δεδομένα και πληροφορίες.
- Τα θέματα μοιράζονται εντολή, παγκόσμια και σωρούς περιοχές, αλλά έχει τη δική του ατομική στοίβα και μητρώα.
- Η διαχείριση νήματος δεν καταναλώνει καθόλου ή λιγότερες κλήσεις συστήματος, καθώς η επικοινωνία μεταξύ των νημάτων μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας κοινή μνήμη.
- Η ιδιότητα απομόνωσης της διαδικασίας αυξάνει τα γενικά της έξοδα όσον αφορά την κατανάλωση πόρων.
Βασικές διαφορές μεταξύ της διαδικασίας και του νήματος
- Όλα τα θέματα ενός προγράμματος περιλαμβάνονται λογικά μέσα σε μια διαδικασία.
- Μια διαδικασία είναι βαριά, αλλά ένα νήμα είναι ελαφρύ.
- Ένα πρόγραμμα είναι μια απομονωμένη μονάδα εκτέλεσης ενώ το νήμα δεν είναι απομονωμένο και μοιράζεται μνήμη.
- Ένα νήμα δεν μπορεί να έχει μια ατομική ύπαρξη. συνδέεται με μια διαδικασία. Από την άλλη πλευρά, μια διαδικασία μπορεί να υπάρχει ξεχωριστά.
- Κατά τη λήξη ενός νήματος, η συνδεδεμένη στοίβα του θα μπορούσε να ανακτηθεί καθώς κάθε νήμα έχει τη δική του στοίβα. Αντιθέτως, αν μια διαδικασία πεθάνει, όλα τα νήματα πεθαίνουν συμπεριλαμβανομένης της διαδικασίας.
συμπέρασμα
Οι διαδικασίες χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση προγραμμάτων ταυτόχρονα και διαδοχικά. Ενώ ένα νήμα είναι μια μονάδα εκτέλεσης προγράμματος που χρησιμοποιεί το περιβάλλον της διαδικασίας όταν πολλά νήματα χρησιμοποιούν το περιβάλλον της ίδιας διαδικασίας, πρέπει να μοιράζονται τον κώδικα, τα δεδομένα και τους πόρους. Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί αυτό το γεγονός για να μειώσει τα γενικά έξοδα και να βελτιώσει τον υπολογισμό.
