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Thread e Multithreading




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Thread e Multithreading


Se il SO è Multithreaded, il nuovo processo figlio generato non è considerato propriamente come tale (proprio codice, proprio PCB) bensì padre e figlio vengono gestiti dal SO come due distinti Thread di uno stesso processo, cioè il processo padre. Thread è abbreviazione di thread of execution, cioè filo dell'esecuzione (si rifà visivamente al concetto di fune composta da vari fili attorcigliati: se la fune è il processo in esecuzione, allora i singoli fili che la compongono sono i thread) e va inteso come una parte del processo che viene eseguita in maniera concorrente ed indipendente internamente al processo stesso: un processo ha sempre almeno un thread (sè stesso) ma può avere più thread eseguiti in parallelo.



A livello di definizioni, un processo si può definire come l'entità del SO cui sono assegnate tutte le risorse di sistema per l'esecuzione di una applicazione tranne la CPU, il thread è invece l'entità del SO o dell'applicazione cui è assegnata la CPU per l'esecuzione, uno stato di esecuzione (Ready, Waiting, Running), un contesto (registri della CPU compreso PC) e uno stack. In termini di differenze, i processi, solitamente indipendenti tra loro, utilizzano aree di memoria diverse ed interagiscono solo mediante appositi meccanismi di comunicazione messi a disposizione dal SO, al contrario i thread di uno stesso processo condividono con esso le informazioni di stato, la memoria e le risorse allocate al processo; una differenza fondamentale è inoltre nel meccanismo di attivazione: la creazione di un nuovo processo è sempre onerosa per il sistema (devono essere allocate le risorse necessarie alla sua esecuzione) mentre il thread nasce come parte di un processo già esistente e quindi la sua attivazione avviene in tempi ridottissimi; infine ciascun thread è identificato da un TID (Thread Identifier o Thread Handle, omologo del PID) e ad esso è associato un Descrittore di Thread (contenente appunto lo stato d'esecuzione, il contesto e lo stack), mentre se il SO non gestisce i thread tali informazioni fanno parte dello stato del processo e sono indicate nel PCB.



I vantaggi del Multithreading sono dunque evidenti, in quanto si riducono gli overhead del SO legati alla creazione/terminazione dei processi, alla loro comunicazione e al cambio di contesto. Comunque, quando non prevista a livello Kernel tramite SVC, la gestione dei thread può avvenire a livello utente tramite apposite routine di libreria: nel primo caso esiste certamente un overhead a carico del SO compensato però dalla possibilità di processare simultaneamente più thread e di schedulare un altro thread di uno stesso processo laddove un thread sia bloccato; nel secondo caso non c'è alcun overhead esplicito a carico del SO, la schedulazione può avvenire secondo esigenze specifiche dell'applicazione (e non in base a criteri generali stabiliti dal SO) ed è per questo portabile, tuttavia il parallelismo solo simulato tramite libreria impedisce di sfruttare il multiprocessing così come l'esecuzione di tutti i thread è soggetta a blocco in caso di SVC.


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