Threads

Threads

1. Unidade básica de utilização da CPU

   • Individual
     • ID de thread
     • Contador do programa
     • Registradores
     • Pilha
   • Compartilhado
     • Seção de código
     • Seção de dados
     • Outros recursos de SO

2. Aplicações modernas utilizam processos separados + várias threads de controle

   • Benefícios
     • Responsividade
     • Compartilhamento de recursos
     • Economia
     • Utilização de arquiteturas multiprocessadas

3. Programação multicore

   • Permite paralelismo real
   • Paralelismo
     • Pode executar mais de uma tarefa simultaneamente
   • Concorrência
     • Dá suporte a mais de uma tarefa, porém alterna rapidamente entre elas dando a impressão que está rodando ao mesmo tempo
   • SO e programas adaptados ao multicore
   • Desafios na programação multicore
     • Identificação de tarefas e divisão das atividades
     • Equilíbrio
     • Divisão de dados
     • Dependência de dados
     • Debug

4. Tipos de paralelismo

   • Paralelismo de Dados
     • Divide dado para múltiplos núcleos e executa a mesma operação em cada um deles
   • Paralelismo de Tarefas
     • Manda tarefas pra múltiplos núcleos. Essas tarefas são diferentes e pode mexer me um mesmo conjunto de dados

5. Tipos de threads

   • Threads de usuário
     • Gerenciamento de thread feito pela biblioteca de threads em nível de usuário
   • Threads de kernel
     • Threads admitidos diretamente pelo kernel
   • Modelo de relacionamentos entre thread de usuário e kernel
     • Muitos pra um (N:1)
       • Muitos threads em nível de usuário vão pra única thread do kernel
         • Impróprio pra sistemas multiprocessadores
         • Se uma fizer chamada bloqueante, processo inteiro para
     • Uma pra um (1:1)
       • Cada thread de usuário vai pra uma thread kernel
         • É custoso criar muitas threads de kernel
     • Muitos pra muitos (N:N)
       • Muitos threads de usuário vão pra muitos threads de kernel

6. Biblioteca de threads

   • Fornecem ao programador uma API para a criação e o gerenciamento de threads
     • Assíncrona
       • Quando o pai cria uma thread-filho, o pai volta sua execução para que ele e seu filho sejam executados concorrentemente
     • Síncrona
       • O thread-pai cria um ou mais filhos e espera até todos os seus filhos terminem para ele voltar a ser executado

7. Questões

   • Pool de threads
     • Criam uma série de threads em um pool onde esperam trabalho
   • Cancelamento de Threads
     • Terminando um thread antes que ele tenha terminado
   • Manipulação de sinais
     • Sinais são usados em sistemas UNIX para notificar um processo de que ocorreu um evento
   • Ativações do escalonador
     • Os modelos M:N e de dois níveis exigem comunicação para manter o número apropriado de threads de kernel