Un hilo es un flujo de secuencia única dentro de un proceso. Los hilos también se denominan procesos ligeros porque poseen algunas de las propiedades de los procesos. Cada hilo pertenece exactamente a un proceso. En un sistema operativo que admite subprocesos múltiples, el proceso puede constar de muchos subprocesos. Pero los subprocesos pueden ser efectivos solo si la CPU es más de 1; de lo contrario, dos subprocesos deben cambiar de contexto para esa única CPU.

¿Qué es Thread en los sistemas operativos?

En un proceso, un hilo se refiere a una única actividad secuencial que se ejecuta. estas actividades también se conocen como hilo de ejecución o control de hilo. Ahora, cualquier proceso del sistema operativo puede ejecutar un hilo. Podemos decir que un proceso puede tener múltiples subprocesos.

¿Por qué necesitamos hilo?

• Los subprocesos se ejecutan en paralelo mejorando el rendimiento de la aplicación. Cada uno de estos subprocesos tiene su propio estado de CPU y pila, pero comparten el espacio de direcciones del proceso y el entorno.
• Los hilos pueden compartir datos comunes por lo que no es necesario utilizarlos. comunicación entre procesos . Al igual que los procesos, los subprocesos también tienen estados como listo, en ejecución, bloqueado, etc.
• Se puede asignar prioridad a los subprocesos al igual que al proceso, y el subproceso de mayor prioridad se programa primero.
• Cada hilo tiene el suyo Bloque de control de hilo (TCB) . Al igual que el proceso, se produce un cambio de contexto para el hilo y el contenido del registro se guarda en (TCB). Como los subprocesos comparten el mismo espacio de direcciones y recursos, también se requiere sincronización para las diversas actividades del subproceso.

Componentes de hilos

Estos son los componentes básicos del Sistema Operativo.

• Espacio de pila
• Conjunto de registro
• Contador de programa

Tipos de subprocesos en el sistema operativo

Los hilos son de dos tipos. Estos se describen a continuación.

• Hilo de nivel de usuario
• Hilo a nivel de kernel

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Hilos

1. Hilos a nivel de usuario

El subproceso de nivel de usuario es un tipo de subproceso que no se crea mediante llamadas al sistema. El kernel no tiene trabajo en la gestión de subprocesos a nivel de usuario. El usuario puede implementar fácilmente subprocesos a nivel de usuario. En el caso de que los subprocesos a nivel de usuario sean procesos de una sola mano, el subproceso a nivel de kernel los gestiona. Veamos las ventajas y desventajas de User-Level Thread.

Ventajas de los hilos a nivel de usuario

• La implementación del subproceso a nivel de usuario es más fácil que la del subproceso a nivel de kernel.
• Cambio de contexto El tiempo es menor en el hilo de nivel de usuario.
• El subproceso a nivel de usuario es más eficiente que el subproceso a nivel de kernel.
• Debido a la presencia únicamente de Contador de programa, Conjunto de registros y Espacio de pila, tiene una representación simple.

Desventajas de los hilos a nivel de usuario

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• Existe una falta de coordinación entre Thread y Kernel.
• En caso de un error de página, todo el proceso puede bloquearse.

2. Hilos a nivel de kernel

A Hilo de nivel de núcleo es un tipo de hilo que puede reconocer el sistema operativo fácilmente. Kernel Level Threads tiene su propia tabla de subprocesos donde realiza un seguimiento del sistema. El kernel del sistema operativo ayuda a gestionar los subprocesos. Los subprocesos del kernel tienen de alguna manera un tiempo de cambio de contexto más largo. Kernel ayuda en la gestión de subprocesos.

Ventajas de los subprocesos a nivel de kernel

• Tiene información actualizada sobre todos los hilos.
• Las aplicaciones que bloquean la frecuencia deben ser manejadas por los subprocesos a nivel de kernel.
• Siempre que un proceso requiere más tiempo para procesarse, Kernel-Level Thread le proporciona más tiempo.

Desventajas de los subprocesos a nivel de kernel

• El subproceso a nivel de kernel es más lento que el subproceso a nivel de usuario.
• La implementación de este tipo de subproceso es un poco más compleja que la de un subproceso a nivel de usuario.

Para obtener más información, consulte la Diferencia entre subproceso a nivel de usuario y subproceso a nivel de kernel .

Diferencia entre proceso e hilo

La principal diferencia es que los subprocesos dentro del mismo proceso se ejecutan en un espacio de memoria compartido, mientras que los procesos se ejecutan en espacios de memoria separados. Los subprocesos no son independientes entre sí como lo son los procesos y, como resultado, los subprocesos comparten con otros subprocesos su sección de código, sección de datos y recursos del sistema operativo (como archivos abiertos y señales). Pero, como un proceso, un hilo tiene su propio contador de programas (PC) , conjunto de registros y espacio de pila.

Para obtener más información, consulte Diferencia entre proceso e hilo .

¿Qué es el subproceso múltiple?

Un hilo también se conoce como proceso ligero. La idea es lograr el paralelismo dividiendo un proceso en múltiples subprocesos. Por ejemplo, en un navegador , varias pestañas pueden ser subprocesos diferentes. MS Word utiliza múltiples subprocesos: un subproceso para formatear el texto, otro subproceso para procesar entradas, etc. A continuación se analizan más ventajas del subproceso múltiple.

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Multithreading es una técnica utilizada en los sistemas operativos para mejorar el rendimiento y la capacidad de respuesta de los sistemas informáticos. El multiproceso permite que varios subprocesos (es decir, procesos ligeros) compartan los mismos recursos de un único proceso, como la CPU, memoria , y dispositivos de E/S .

Proceso de subproceso único versus proceso de subprocesos múltiples

Ventajas del hilo en el sistema operativo

• Sensibilidad : Si el proceso se divide en varios subprocesos, si un subproceso completa su ejecución, su salida se puede devolver inmediatamente.
• Cambio de contexto más rápido : El tiempo de cambio de contexto entre subprocesos es menor en comparación con el cambio de contexto del proceso. El cambio de contexto de proceso requiere más sobrecarga de la CPU.
• Utilización efectiva del sistema multiprocesador. : Si tenemos varios subprocesos en un solo proceso, entonces podemos programar varios subprocesos en varios procesadores. Esto hará que la ejecución del proceso sea más rápida.
• El intercambio de recursos : Recursos como código, datos y archivos se pueden compartir entre todos los subprocesos dentro de un proceso. Nota: Las pilas y los registros no se pueden compartir entre los hilos. Cada hilo tiene su propia pila y registros.
• Comunicación : La comunicación entre varios subprocesos es más sencilla, ya que los subprocesos comparten un espacio de direcciones común. mientras que en el proceso tenemos que seguir algunas técnicas de comunicación específicas para la comunicación entre los dos procesos.
• Rendimiento mejorado del sistema : Si un proceso se divide en varios subprocesos y cada función de subproceso se considera como un trabajo, entonces aumenta la cantidad de trabajos completados por unidad de tiempo, lo que aumenta el rendimiento del sistema.

Preguntas frecuentes sobre subprocesos en el sistema operativo: preguntas frecuentes

¿Cuál es el estado del hilo en el sistema operativo?

Hay cuatro estados diferentes de un hilo.

• nuevo
• ejecutable
• obstruido
• terminado

¿Por qué el hilo es mejor que el proceso?

Los subprocesos requieren menos recursos, mientras que los procesos requieren más recursos. por eso el hilo es mejor que el proceso.

¿Por qué el subproceso múltiple es más rápido?

Mientras que el procesador del sistema informático sólo ejecuta una instrucción a la vez cuando se utiliza subprocesos múltiples, varios subprocesos de varias aplicaciones se ejecutan tan rápidamente que parece como si los programas se estuvieran ejecutando simultáneamente.