Thread (informatica): differenze tra le versioni

Versione delle 17:00, 14 lug 2015

Versione attuale delle 18:31, 24 apr 2024

(47 versioni intermedie di 35 utenti non mostrate)

Riga 1:

{{F|sistema operativo|maggio 2012|Questa voce manca completamente di fonti}}

[[File:Multithreaded process.svg|thumb|Un processo con due thread]]

Un '''thread'''<ref>Lett. "filone".</ref> o '''thread di esecuzione''', in [[informatica]], è una suddivisione di un [[processo (informatica)|processo]] in due o più filoni (istanze) o sottoprocessi, che vengono [[esecuzione (informatica)|eseguiti]] [[concorrenza (informatica)|concorrentemente]] da un [[computer|sistema di elaborazione]] mono[[processoremonoprocessore]] ([[multithreading]]monothreading) o [[multiprocessore]] ([[multithreading]]) o [[Multicoremulticore]].<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Edward A. Lee|data=Maggio 2006|titolo=The Problem with Threads|lingua=en|abstract=https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1631937}}</ref>

== Definizioni ==

La specificaspecificazione dell'implementazione dei thread e dei [[Processo (informatica)|processi]] dipende dal [[sistema operativo]], ma, in generale, si può dire che un thread è contenuto all'interno di un processo, e che diversi thread contenuti nello stesso processo condividono alcune risorse, (lo spazio d'indirizzamento del processo)<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Mike Accetta|autore2=Robert Baron|autore3=William Bolosky|coautori=David Golub, mentreRichard processiRashid, differentiAvadis nonTevanian, condividonoMichael leYoung|anno=1986|titolo=Mach: loroA risorseNew Kernel Foundation For UNIX Development|editore=Computer Science Department, Carnegie Mellon University|città=Pittsburgh, Pa. 15213|pp=3-4|lingua=en|url=https://cseweb.ucsd.edu//classes/wi11/cse221/papers/accetta86.pdf|citazione=A thread is the basic unit of CPU utilization. It is roughly equivalent

to an independent program counter operating within a task. All threads within a task share access to all task resources.}}</ref>, mentre processi differenti non condividono le loro risorse.

Un thread è composto essenzialmente da tre elementi: [[program counter]], valori nei [[registro (informatica)|registri]] e stack. Le risorse condivise con gli altri threadsthread di uno stesso ''task'' sono essenzialmente la sezione di codice, la sezione di dati e le risorse del [[sistema operativo]].

Nelle architetture a processore singolo, quando la [[CPU]] esegue alternativamente [[istruzione (informatica)|istruzioni]] di thread differenti, si parla di [[multithreading]] a divisione di tempo: la commutazione fra i thread avviene di solito tanto frequentemente da dare all'utente l'impressione che tutti i task siano eseguiti contemporaneamente. Nelle architetture multi-processore i thread vengono invece realmente eseguiti contemporaneamente, cioè in parallelo, ciascuno su un distinto core.<ref>{{Cita web|url=https://learn.microsoft.com/it-it/windows/win32/procthread/processes-and-threads|titolo=Processi e thread - Win32 apps|autore=Karl-Bridge-Microsoft|sito=learn.microsoft.com|data=2023-06-13|lingua=it-it|accesso=2023-10-24}}</ref>

Quando delle azioni sono effettuate a livello di thread tutta l'informazione di stato riguardante l'esecuzione viene tenuta in strutture dati a livello di thread. Ci sono, comunque, molte azioni che influiscono su tutti i thread di un processo e che il sistema operativo deve gestire a livello di processo. A questo genere di azioni appartengono la ''sospensione'' e la ''terminazione'' di un processo. In entrambi i casi, la rimozione dalla memoria dello spazio di indirizzamento si ripercuote su tutti i thread che condividono quello spazio di indirizzamento e che entrano quindi tutti insieme nello stato di sospensione o di terminazione.

Come i processi anche i thread hanno uno stato di esecuzione e possono sincronizzarsi tra loro. Gli stati di un thread sono '''ready''', '''running''' e '''blocked'''.

Ci sono quattro operazioni di base associate ai cambiamenti di stato di un thread.

* '''Creazione:''' quando un processo viene creato, si crea anche un thread. Successivamente un thread può creare un altro thread a cui deve fornire il [[Puntatore (programmazione)|puntatore]] delle istruzioni e gli argomenti: vengono creati un contesto per i registri e gli stack, e il nuovo thread è messo nella coda dei ''ready''.

* '''Blocco:''' quando un thread deve aspettare un particolare evento entra in stato ''blocked'' (salvando i registri utente, il program counter e lo [[stack pointer]])

* '''Sblocco:''' quando si verifica l'evento per cui il processo era stato posto in stato blocked, il thread passa allo stato ready.

* '''Terminazione:''' quando un thread completa il suo compito, il suo contesto per i registri e i suoi stack vengono deallocati.

== Applicazioni ==

Applicazioni tipiche dei thread sono la parallelizzazione di un [[programma (informatica)|programma]] per sfruttare i moderni processori [[multi core]] e/o i core a più thread: infatti, un singolo thread può essere eseguito su un solo core per volta, ma un core se munito dell'HT (Hyper-Threading) o dell'SMT (Simultaneous Multithreading) può eseguire 2 thread.

Nelle [[interfaccia utente|interfacce utente]], i thread sono usati estensivamente per evitare di congelare l'interfaccia quando il programma sta eseguendo un altro compito in [[Esecuzione in background|background]]. Per esempio, un [[browser Web]] può scorrere una [[pagina web]] anche se il suo caricamento non è completato; allo stesso modo, i controlli di un lettore [[multimedialità|multimediale]] sono accessibili anche mentre il lettore sta riproducendo un filmato.

Il vantaggio principale dei Thread è nelle prestazioni: operazioni come creazione, terminazione e cambio tra due thread di un processo richiedono meno tempo rispetto alla creazione, terminazione e cambio di processi.

I thread migliorano anche l'efficienza della comunicazione fra i programmi in esecuzione. Nella maggior parte dei sistemi operativi, la comunicazione fra processi indipendenti richiede l'intervento del [[kernel]] per fornire un meccanismo di protezione e di comunicazione. Comunque, poichéInvece i thread, dato che all'interno di uno stesso processo condividono [[memoria primaria|memoria]] e [[file]], possono comunicare fra loro senza chiamare il kernel.

== Difficoltà==

La [[programmazione concorrente]], cioè conla diversiscrittura threaddi applicazioni multithread, ha reputazione di essere una tecnica abbastanza difficile. In realtà, usare un thread non comporta particolari difficoltà di per sé: la difficoltà consiste, usualmenteinvece, nel sincronizzare questil'accesso alle risorse da parte di diversi thread, perchéche nonagiscono èin maiconcorrenza possibilesulle saperemedesime risorse. La presenza di due o più thread che accedono contemporaneamente agli stessi dati può portare a risultati imprevisti e indesiderati. Infatti, alsenza momentol'applicazione delladi [[Programmazioneparticolari tecniche di (informatica)|programmazione]], anon cheè puntopossibile prevedere in maniera deterministica, al momento dell'esecuzione, saràquando unverrà eseguito quel thread specifico: la loro progressione dipende infatti dalle priorità decise daldallo [[scheduler]] del sistema operativo e non dal programmatore.

In particolare la caratteristica tipica dei thread di condividere risorse tra loro, come appunto la sezione di dati, può portare ad alcuni problemi. Più thread infatti possono accedere ad una stessa [[variabile (informatica)|variabile]] e modificarne il contenuto o valore. Sebbene questo non accada nello stesso momento, perché l'accesso ad una variabile, che di fatto è memorizzata in [[memoria RAM]], è intrinsecamente limitata ad un'unità al massimo, può accadere che un thread modifichi il valore di una variabile, mentre un altro thread necessita del vecchio valore memorizzato in essa. Si ricorre pertanto all'uso di tecniche di sincronizzazione come la mutua esclusione per risolvere il problema.

Ne consegue che, idealmente, un thread dovrebbe eseguire del [[codice sorgente|codice]] quanto più possibile indipendente dal resto del programma. Inoltre, gli errori nella sincronizzazione tra thread sono spesso molto difficili da individuare, perché la loro occorrenza dipende essenzialmente dall'ambiente in cui il programma viene eseguito.

La sincronizzazione di un thread con un altro è normalmente necessaria per permettere a questi di comunicare tra di loro e di restituire i risultati di una funzione al processo principale; essa viene normalmente realizzata tramite [[mutex]].

== Note ==

<references/>

== Voci correlate ==

* [[Kernel]]

* [[Processo (informatica)]]

* [[Clone (chiamata di sistema Linux)]]

* [[Scheduling]]

* [[Mutex]]

* [[Thread pool]]

* [[Fibra (informatica)]]

* [[Fork (programmazione)]]

== Altri progetti ==

{{Portale|informatica}}

{{interprogetto|preposizione=sul}}

== Collegamenti esterni ==

[[Categoria:Kernel]]

* {{Collegamenti esterni}}

* {{FOLDOC||thread}}

{{Controllo di autorità}}

{{Portale|informatica}}

[[Categoria:KernelThread| ]]

[[uk:Нитка (інформатика)]]