【正文】 ）：線程從起始函數(shù)中返回或者調(diào)用 pthread_exit。 ?運(yùn)行（ running）：線程正在被執(zhí)行。 ?多對多模型 ?將 m個用戶級線程影射到 n個內(nèi)核級線程， m≥n ?用戶可以創(chuàng)建所需要的用戶級線程，通過分配適當(dāng)數(shù)目的內(nèi)核級線程獲得并發(fā)執(zhí)行的優(yōu)勢并節(jié)省系統(tǒng)資源。 ?當(dāng)一個線程因調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用被阻塞時，整個進(jìn)程被阻塞 ?一對一模型 ?把每個用戶級線程影射到一個內(nèi)核級線程。 ? 在進(jìn)程中的不同內(nèi)核線程能夠運(yùn)行在不同的 CPU或核中。 它是操作系統(tǒng)能夠調(diào)度的最小單元 ? 進(jìn)程中可以只有一個線程串行執(zhí)行，也可以是多個線程共享資源下并行執(zhí)行。 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 6 進(jìn)程、線程和并行程序設(shè)計(jì) ? 內(nèi)容 ?進(jìn)程的概念 ?什么是線程 ?線程的設(shè)計(jì) ?互斥與同步 ?并行程序設(shè)計(jì)的常見問題 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 7 什么是線程 ? 進(jìn)程 (process)與線程 (thread) ?進(jìn)程不適合細(xì)粒度的共享存儲并行程序設(shè)計(jì) ?一個進(jìn)程有一個主線程來初始化進(jìn)程和開始執(zhí)行指令。多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 1 東南大學(xué)成賢學(xué)院計(jì)算機(jī)系 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) 楊全勝 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 2 進(jìn)程、線程和并行程序設(shè)計(jì) ? 內(nèi)容 ?進(jìn)程的概念 ?什么是線程 ?線程的設(shè)計(jì) ?互斥與同步 ?并行程序設(shè)計(jì)的常見問題 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 3 進(jìn)程的概念 ? 現(xiàn)代操作系統(tǒng)以進(jìn)程的形式來加載程序 ?進(jìn)程是程序的一次動態(tài)執(zhí)行 ?進(jìn)程是資源的擁有者 ? 進(jìn)程是一個四元組 (P,C,D,S) ?P程序代碼 ?C進(jìn)程控制狀態(tài) ?D進(jìn)程的數(shù)據(jù) ?S進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài) ? 進(jìn)程的特征 ?資源特征，包括程序執(zhí)行所必需的計(jì)算資源 ?執(zhí)行特征，包括在進(jìn)程執(zhí)行過程中動態(tài)改變的特征 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 4 進(jìn)程的概念 ? 進(jìn)程的狀態(tài) 非存在 狀態(tài) 就緒狀態(tài) 運(yùn)行狀態(tài) 退出狀態(tài) 掛起狀態(tài) 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 5 進(jìn)程的概念 ? 進(jìn)程間的通信 ?現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供基本的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，允許位于同一臺處理機(jī)或不同處理機(jī)的多個進(jìn)程之間相互交流信息 ?表現(xiàn)形式 ? 通信 ? 同步 ? 聚集（歸約） ?實(shí)現(xiàn)方法 ?在共享存儲模式下，通信可以通過操作系統(tǒng)讀 /寫共享緩存來實(shí)現(xiàn)。 ?在分布式存儲模式下，通信要依賴網(wǎng)絡(luò)。 ?線程能在進(jìn)程內(nèi)創(chuàng)建其他線程 ?每個線程有它自己的堆棧 ?進(jìn)程內(nèi)的所有的線程共享代碼和數(shù)據(jù)段 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 8 什么是線程 ? 線程是進(jìn)程上下文中執(zhí)行的代碼序列，又稱為輕量級的進(jìn)程。 CODE DATA FILE REG STACK thread CODE DATA FILE REG STACK REG STACK REG STACK thread 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 9 什么是線程 ? 使用線程優(yōu)于進(jìn)程的地方 ?創(chuàng)建一個線程比創(chuàng)建一個進(jìn)程的代價要小 ?線程的切換比進(jìn)程間的切換代價小 ?多線程可以充分利用多處理器 ?數(shù)據(jù)共享 ?數(shù)據(jù)共享使得線程之間的通信比進(jìn)程間的通信更高效 ?快速響應(yīng)特性 ?在系統(tǒng)繁忙的情況下，進(jìn)程通過獨(dú)立的線程及時響應(yīng)用戶的輸入 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 10 什么是線程 ? 線程級別 ?用戶級線程 ?有關(guān)線程的所有管理工作都由在用戶級實(shí)現(xiàn)的線程庫來支持 ?因操作系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)程而被同時調(diào)度 ?由線程 API來創(chuàng)建和管理，無需內(nèi)核參與，操作更快 ? OpenMP, Pthreads, Windows thread API ?進(jìn)程中的所有線程將共享相同的時間片 ?當(dāng)一個線程被掛起，同一進(jìn)程中的其他線程也會被掛起，因此并行性不高 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 11 什么是線程 ? 線程的級別 ?內(nèi)核級線程 ?內(nèi)核級線程由操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度與管理 ?并行度高 ? 當(dāng)一個線程被掛起，同一進(jìn)程的其他線程依然可以運(yùn)行。 ?內(nèi)核創(chuàng)建和管理內(nèi)核級線程的代價高，但好于對進(jìn)程的代價 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 12 什么是線程 ? 線程的級別 ?硬件級線程 ?由硬件來調(diào)度 ?SMT: 同時多線程 ? 超線程技術(shù) (intel的 HT) ? UltraSPARC (SUN) ?CMT: 芯片多線程 ? 芯片多進(jìn)程 +多線程 ? 也許是簡單核，但是多線程 – 多核 – 眾核 多核結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì) Southeast University 東 南 大 學(xué) 什么是線程 ? 多線程的映射模型 ?對于實(shí)現(xiàn)了用戶級線程和內(nèi)核級線程的操作系統(tǒng)，用戶級線程和內(nèi)核級線程之間的可以有不同的映射方式 ?多對一模型 ?把多個用戶級線程映射到一個內(nèi)核級線程 ?線程的管理在用戶空間實(shí)