大工13春《操作系统概论》辅导资料七
大工13春《操作系统概论》辅导资料七第一节 线程的概念
一、线程的引入
1、并行与并发(单处理器系统的并行形式是存在的，称为并发)
计算机的运行速度是制约其应用的主要条件之一。
解决的方法：用并行性提高运算速度。
--硬件的并行：多处理器系统，新型计算机技术等；
--软件的并行：多道程序，中断，并发程序设计等。
定义：
并行：多处理器系统形成的物理并行性；
并发：编程技术实现的虚拟并行性。
二、进程的方法实现并行性
多进程的并发执行实现软件的并行。
实现的方法：
--分解应用任务为进程(进程为最小的调度实体)；
--为进程建立独立的运行空间(进程占有独立的存储空间及其它资源)；
--实现进程族系(进程占有独立的存储空间及其它资源)；
--使用并行程序设计语言(只有父进程才能建立子进程)。
问题：进程间的切换产生了大量的系统开销，如：
--进程因I/O而出现的阻塞；
--进程调度要求的表格处理；
--模式切换（开关），用户模式—内核模式等等。
三、进程在操作系统中的角色
1)进程是拥有自己资源的单元体—资源主权。
-虚地址空间，其他运行所需要的系统资源；
2)进程是被调度分派在处理器上运行的单元体
-程序所定义的任务的实现。
局限性：
-多进程实现某一相关任务时，可能需要共享同一地址
空间和其他资源；
-一个进程无法使用多个处理器。
解决的方法：
可否分解进程为更小的独立单位，它们可共享进程的资源，尤其是使用同一地址空间，各小单位间仍可以并行。--引入了线程的概念！
例如：现有一应用要求，分批采集数据，分批数据分析，分批分析结果显示。
方法1：顺序程序设计方法
方法2：多进程方法（多道程序设计）
方法3：多线程方法（多道程序设计）
四、线程的概念
1、线程的定义
线程是进程内一个相对独立、可调度的执行单元。
多种线程的定义：
-进程内的一个执行单元；
-进程内的一个可调度实体；
-线程是程序（或进程）中相对独立的一个控制流序列；
-线程是执行的上下文，等等。
注意进程和线程的区别和线程定义的不唯一性！
2、线程的性质(线程的引入增加了编程的灵活性，提高了并行性)
-线程是进程内一个相对独立的可执行单元（子任务）；
-线程是操作系统的基本调度单元（包含调度信息）；
-一个进程至少有一个线程（进程不是基本调度单元）；
-线程可以创建线程（线程族系）；
-进程是拥有资源的基本单位，多线程共享进程资源；
-线程间需要通信和同步机制（资源共享矛盾）；
-线程有生命周期（建立—结束，有状态的变化）。
3、多线程的优点
-降低了系统开销；
-增加了通信的有效性；
-方便和简化了用户程序结构工作。
4、什么情况下使用多线程
-前后台工作；
-异步处理工作；
-需提高执行速度；
-组织复杂工作；
-同时有多个用户服务请求。
第二节 线程的状态和线程的管理
一、线程的状态
线程是动态的，所以线程有生命周期（同进程）
1、线程的三个基本状态
-就绪状态：线程已具备运行条件，等待分配CPU；
-运行状态：线程在CPU上运行；
-等待状态（阻塞状态）：线程正在等待事件发生。
2、与进程状态的区别
-线程不需要挂起，因线程不需要让出主存；
-一个线程阻塞，进程及其他线程不因此而阻塞；
-多线程进程的状态：笼统分为活动和非活动状态。
3、线程状态设计的不一致性
二、线程的描述
描述线程的数据结构，以便对线程进行管理。
1、进程与线程的比较
1)进程是资源分配单元，线程是资源使用者；
2)进程有独立的存储空间，多线程使用进程存储空间；
3)进程是一个独立的保护体系，线程在此体系之中；
4)进程有一个或多个线程。
2、进程中的线程的运行环境
1)线程有状态；
2)线程不运行时，需保存现场信息；
3)线程具有一个执行堆栈；
4)存放局部变量的主存区；
5)访问（拥有）进程具有的资源。
描述线程的数据结构（数据库）--线程控制块（Thread control Block）,记录所有相关线程的信息！
三、线程的管理、线程组
通过各线程的TCB所构成的链表实现对线程的管理。
1、线程控制原语
操作系统提供的对线程的控制功能。包括：创建，撤销，阻塞或等待，挂起，恢复，改变优先数等。
2、线程组,将线程进行分组，实现分组管理。
-线程属于某个线程组；
-可为线程组设置不同的特性；
-可以以线程组为单位进行管理。
填空题
1、一个进程可以包含多个线程,各线程（）。
A、共享进程的虚拟地址空间
B、必须串行工作
C、是资源分配的独立单位
D、共享堆栈
2、下面（）情况不会引起进程之间的切换。
A、进程调用本程序中定义的sinx函数进行数学计算
B、进程处理I/O请求
C、进程创建了子进程并等待子进程结束
D、产生中断
3、某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于等待状态。当系统完成了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将（）。
A、从就绪变为运行
B、从运行变为就绪
C、从运行变为阻塞
D、从等待变为就绪
4、在操作系统中，一般不实现进程从（）状态的转换。
A、从就绪到等待
B、从运行到就绪
C、从就绪到运行
D、从等待到就绪
5、在操作系统中，进程是一个（）概念，而程序是一个静态的概念。
A、组合态
B、关联态
C、静态
D、动态
参考答案
1-5 AADAD
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