スレッドは、プロセス内の単一のシーケンス ストリームです。スレッドはプロセスのプロパティのいくつかを備えているため、軽量プロセスとも呼ばれます。各スレッドは 1 つのプロセスにのみ属します。マルチスレッドをサポートするオペレーティング システムでは、プロセスが多数のスレッドで構成される場合があります。ただし、スレッドは CPU が 2 つ以上の場合にのみ有効であり、それ以外の場合は 2 つのスレッドがその 1 つの CPU に対してコンテキストを切り替える必要があります。
オペレーティング システムのスレッドとは何ですか?
プロセスにおいて、スレッドは実行される単一の連続アクティビティを指します。これらのアクティビティは、実行スレッドまたはスレッド制御とも呼ばれます。これで、どのオペレーティング システム プロセスでもスレッドを実行できるようになります。プロセスには複数のスレッドを含めることができます。
なぜスレッドが必要なのでしょうか?
- スレッドは並行して実行され、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。このような各スレッドには独自の CPU 状態とスタックがありますが、プロセスと環境のアドレス空間を共有します。
- スレッドは共通データを共有できるため、 プロセス間通信 。プロセスと同様に、スレッドにも準備完了、実行中、ブロックなどの状態があります。
- スレッドにはプロセスと同様に優先度を割り当てることができ、最も優先度の高いスレッドが最初にスケジュールされます。
- 各スレッドには独自のものがあります スレッド制御ブロック (TCB) 。プロセスと同様に、スレッドに対してコンテキストスイッチが発生し、レジスタの内容が(TCB)に保存されます。スレッドは同じアドレス空間とリソースを共有するため、スレッドのさまざまなアクティビティにも同期が必要です。
ねじの構成要素
これらはオペレーティング システムの基本コンポーネントです。
- スタックスペース
- レジスタセット
- プログラムカウンター
オペレーティング システムのスレッドの種類
糸は2種類あります。これらについては以下で説明します。
- ユーザーレベルのスレッド
- カーネルレベルのスレッド
k クラスタリング アルゴリズム
スレッド
1. ユーザーレベルのスレッド
ユーザー レベル スレッドは、システム コールを使用して作成されないタイプのスレッドです。カーネルはユーザーレベルのスレッドの管理を行いません。ユーザーレベルのスレッドは、ユーザーが簡単に実装できます。ユーザーレベルのスレッドが単独プロセスである場合、カーネルレベルのスレッドがそれらを管理します。ユーザーレベルスレッドの長所と短所を見てみましょう。
ユーザーレベルのスレッドの利点
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- ユーザーレベルのスレッドの実装は、カーネルレベルのスレッドよりも簡単です。
- コンテキストスイッチ ユーザーレベルスレッドでは時間が短くなります。
- ユーザーレベルのスレッドは、カーネルレベルのスレッドよりも効率的です。
- Program Counter、Register Set、Stack Space のみが存在するため、単純な表現になっています。
ユーザーレベルのスレッドの欠点
- スレッドとカーネル間の調整が不足しています。
- ページフォールトが発生した場合、プロセス全体がブロックされる可能性があります。
2. カーネルレベルのスレッド
あ カーネルレベルのスレッド オペレーティング システムを簡単に認識できるスレッドのタイプです。カーネル レベル スレッドには、システムを追跡する独自のスレッド テーブルがあります。オペレーティング システム カーネルは、スレッドの管理に役立ちます。カーネル スレッドのコンテキスト切り替え時間はどういうわけか長くなります。カーネルはスレッドの管理に役立ちます。
カーネルレベルのスレッドの利点
- すべてのスレッドに関する最新情報が含まれています。
- 周波数をブロックするアプリケーションは、カーネルレベルのスレッドによって処理されます。
- プロセスにさらに多くの時間が必要な場合は、カーネルレベルのスレッドがより多くの時間を提供します。
カーネルレベルのスレッドの欠点
- カーネルレベルのスレッドはユーザーレベルのスレッドよりも遅くなります。
- このタイプのスレッドの実装は、ユーザーレベルのスレッドよりも少し複雑です。
詳細については、を参照してください。 ユーザーレベルのスレッドとカーネルレベルのスレッドの違い 。
プロセスとスレッドの違い
主な違いは、同じプロセス内のスレッドは共有メモリ空間で実行されるのに対し、プロセスは別のメモリ空間で実行されることです。スレッドはプロセスとは異なり互いに独立していないため、その結果、スレッドはコード セクション、データ セクション、および OS リソース (開いているファイルやシグナルなど) を他のスレッドと共有します。ただし、プロセスと同様に、スレッドにも独自の プログラムカウンタ（PC） 、レジスタセット、およびスタックスペース。
詳細については、を参照してください。 プロセスとスレッドの違い 。
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マルチスレッドとは何ですか?
スレッドは軽量プロセスとしても知られています。このアイデアは、プロセスを複数のスレッドに分割することで並列処理を実現することです。たとえば、 ブラウザ 、複数のタブを異なるスレッドにすることができます。 MS Word は複数のスレッドを使用します。1 つのスレッドはテキストの書式設定に、もう 1 つのスレッドは入力の処理などに使用されます。マルチスレッドの利点については、以下でさらに説明します。
マルチスレッドは、コンピュータ システムのパフォーマンスと応答性を向上させるためにオペレーティング システムで使用される技術です。マルチスレッドにより、複数のスレッド (つまり、軽量プロセス) が、CPU などの単一プロセスの同じリソースを共有できるようになります。 メモリ 、 そして I/Oデバイス 。
シングルスレッドプロセスとマルチスレッドプロセス
オペレーティングシステムにおけるスレッドの利点
- 応答性 : プロセスが複数のスレッドに分割されている場合、1 つのスレッドが実行を完了すると、その出力をすぐに返すことができます。
- コンテキスト切り替えの高速化 : スレッド間のコンテキスト切り替え時間は、プロセスのコンテキスト切り替えに比べて短くなります。プロセス コンテキストの切り替えには、CPU からのオーバーヘッドがさらに必要になります。
- マルチプロセッサシステムの有効活用 : 単一プロセス内に複数のスレッドがある場合、複数のプロセッサ上で複数のスレッドをスケジュールできます。これにより、プロセスの実行が高速化されます。
- リソースの共有 : コード、データ、ファイルなどのリソースは、プロセス内のすべてのスレッド間で共有できます。注: スタックとレジスタはスレッド間で共有できません。各スレッドには独自のスタックとレジスタがあります。
- コミュニケーション : スレッドは共通のアドレス空間を共有するため、複数のスレッド間の通信が容易になります。一方、プロセスでは、2 つのプロセス間の通信のためにいくつかの特定の通信テクニックに従う必要があります。
- システムのスループットの向上 : プロセスが複数のスレッドに分割され、各スレッドの機能が 1 つのジョブとみなされる場合、単位時間あたりに完了するジョブの数が増加し、システムのスループットが向上します。
オペレーティング システムのスレッドに関するよくある質問 - FAQ
オペレーティング システムのスレッド状態とは何ですか?
スレッドには 4 つの異なる状態があります。
- 新しい
- 実行可能
- ブロックされました
- 終了しました
なぜプロセスよりもスレッドの方が優れているのでしょうか?
スレッドはより少ないリソースを必要としますが、プロセスはより多くのリソースを必要とします。これが、プロセスよりもスレッドの方が優れている理由です。
マルチスレッドのほうが速いのはなぜですか?
マルチスレッドが使用されている場合、コンピュータ システムのプロセッサは一度に 1 つの命令しか実行しませんが、複数のアプリケーションのさまざまなスレッドは非常に高速に実行されるため、プログラムが同時に実行されているかのように見えます。