Betriebssysteme - Threads
AI Ba Sem 2
AI Ba Sem 2
Was bedeutet der Begriff Thread (gegenüber Prozess Task)?
- Folge von Aktivitäten einer ausführbaren Programmeeinheit
- Träger eines Ausführungspfads und des zugehörigen Ausführungszustands eines Prozesses
- dynamische abgearbeitete Befehlsfolge einschließlich des Ausführungskontexts (Register, Stack usw.)
Eigenschaften von Threads
- Prozesse und Tasks können mehrere Threads besitzen
- Threads sind nicht gegeneinander abgeschottet
- Threads nutzen gemeinsam die Ressourcen des Prozesses
- Threads sind an die Existenz des Prozesses gebunden
Wozu sind Threads nützlich?
Gemeinsames Code-Segment, gemeinsame Datensegmente (globale Variable, Heap), gemeinsame Ressourcen, daher:
- kein Austausch des "äußeren Kontextes" erforderlich
- kein Adressbereichswechsel
- kein Austuasch von Datei-Handles usw.
- Kontextwechsel damit wesentlich einfacher und schneller möglich:
- Prozessor-Register
- IP, SP
- Stack-Segment oder Stack-Pointer
- Kommunikation zwischen Threads einfacher
Threadverwaltung: User-Level
Betriebssystem kennt:
- nur Prozesse
- keine Threads
Threadverwaltung durch:
- Benutzerprogramm ( auf Basis einer Thread-Bibliothek)
Threadverwaltung auf Kernel-Level
Betriebssystem kennt:
- Prozesse
- Threads
Threadverwaltung durch:
- Betriebssytem-Kernel
Kernel-Level: Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Betriebssystem kann unproduktiven und unkooperativen Threads die Kontrolle entziehen
- Automatischer Thread-Wechsel bei blockierendem Systemruf möglich
- Threads eines Prozesses auf mehrere Prozessoren verteilbar
Nachteile:
- Höherer Aufwand für Thread- um Wechsel wegen Systemrufs
- betriebssystemgebunden
User-Level-Threads: Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Sehr schneller ThreadwechseI‚ da kein Systemaufruf nötig
- auf jedem Betriebssystem realisierbar
Nachteile:
- Threads müssen Kontrolle freiwillig abgeben
- Kein automatischer Threadwechsel bei Blockierung in Systemrufen
- Threads eines Prozesses nicht auf mehrere Prozessoren verteilbar
Was spielt Unterbrechung für eine Rolle?
Eine Unterbrechung ist ein Signal an den Prozessor
- Befehlszyklus eines Prozessors wird unterbrochen
- Aufruf einer speziellen Routine zur Unterbrechungsbehandlung
Arten von Unterbrechungen: Synchrone Unterbrechung
- in Ausführung befindlicher Befehl löst (direkt oder indirekt) Unterbrechung aus -> Unterbrechung trifft somit den "Verursacher"
- Unterbrechungsauslöser
- Prozessor ("Trap")
- Arithmetische Fehler
- Adressenfehler (Bsp.: schreiben in Speicher der nur gelesen werden darf)
- Befehl (Systemruf)
- System-Call im Programm (Aufruf INT-Befehl)
- Prozessor ("Trap")
Arten von Unterbrechungen: Asynchrone Unterbrechung
- Unterbrechung außerhalb der Prozessoraktivität
- Quelle ist z.B. ein selbstständig arbeitendes Gerät (vertreten durch E/A- Baustein)
- Unterbrechung trifft mitten in die Programmverarbeitung
- Unterbrechungsauslöser
- E/A-Unterbrechungen
- Zeitgeberunt. durch Taktgeber
- Prozessoranruf zur Mehrprozessorsynchronisation
- Notunterbrechungen
- Ausfall Strom oder Hardware
Unterbrechungsablauf
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Was bedeutet der Begriff Thread (gegenüber Prozess Task)?
- Folge von Aktivitäten einer ausführbaren Programmeeinheit
- Träger eines Ausführungspfads und des zugehörigen Ausführungszustands eines Prozesses
- dynamische abgearbeitete Befehlsfolge einschließlich des Ausführungskontexts (Register, Stack usw.)
Eigenschaften von Threads
- Prozesse und Tasks können mehrere Threads besitzen
- Threads sind nicht gegeneinander abgeschottet
- Threads nutzen gemeinsam die Ressourcen des Prozesses
- Threads sind an die Existenz des Prozesses gebunden
Wozu sind Threads nützlich?
Gemeinsames Code-Segment, gemeinsame Datensegmente (globale Variable, Heap), gemeinsame Ressourcen, daher:
- kein Austausch des "äußeren Kontextes" erforderlich
- kein Adressbereichswechsel
- kein Austuasch von Datei-Handles usw.
- Kontextwechsel damit wesentlich einfacher und schneller möglich:
- Prozessor-Register
- IP, SP
- Stack-Segment oder Stack-Pointer
- Kommunikation zwischen Threads einfacher
Threadverwaltung: User-Level
Betriebssystem kennt:
- nur Prozesse
- keine Threads
Threadverwaltung durch:
- Benutzerprogramm ( auf Basis einer Thread-Bibliothek)
Threadverwaltung auf Kernel-Level
Betriebssystem kennt:
- Prozesse
- Threads
Threadverwaltung durch:
- Betriebssytem-Kernel
Kernel-Level: Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Betriebssystem kann unproduktiven und unkooperativen Threads die Kontrolle entziehen
- Automatischer Thread-Wechsel bei blockierendem Systemruf möglich
- Threads eines Prozesses auf mehrere Prozessoren verteilbar
Nachteile:
- Höherer Aufwand für Thread- um Wechsel wegen Systemrufs
- betriebssystemgebunden
User-Level-Threads: Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Sehr schneller ThreadwechseI‚ da kein Systemaufruf nötig
- auf jedem Betriebssystem realisierbar
Nachteile:
- Threads müssen Kontrolle freiwillig abgeben
- Kein automatischer Threadwechsel bei Blockierung in Systemrufen
- Threads eines Prozesses nicht auf mehrere Prozessoren verteilbar
Was spielt Unterbrechung für eine Rolle?
Eine Unterbrechung ist ein Signal an den Prozessor
- Befehlszyklus eines Prozessors wird unterbrochen
- Aufruf einer speziellen Routine zur Unterbrechungsbehandlung
Arten von Unterbrechungen: Synchrone Unterbrechung
- in Ausführung befindlicher Befehl löst (direkt oder indirekt) Unterbrechung aus -> Unterbrechung trifft somit den "Verursacher"
- Unterbrechungsauslöser
- Prozessor ("Trap")
- Arithmetische Fehler
- Adressenfehler (Bsp.: schreiben in Speicher der nur gelesen werden darf)
- Befehl (Systemruf)
- System-Call im Programm (Aufruf INT-Befehl)
- Prozessor ("Trap")
Arten von Unterbrechungen: Asynchrone Unterbrechung
- Unterbrechung außerhalb der Prozessoraktivität
- Quelle ist z.B. ein selbstständig arbeitendes Gerät (vertreten durch E/A- Baustein)
- Unterbrechung trifft mitten in die Programmverarbeitung
- Unterbrechungsauslöser
- E/A-Unterbrechungen
- Zeitgeberunt. durch Taktgeber
- Prozessoranruf zur Mehrprozessorsynchronisation
- Notunterbrechungen
- Ausfall Strom oder Hardware
Unterbrechungsablauf
