22进程、线程与并行计算(windows编程技术)

1 第22章 进程、线程与并行计算 进程是正在运行的程序，线程是轻量级的进程。多任务的并发执行会用到多线程（mu ltithreading），而CPU 的多核（mu lt-core）化又将原来只在巨型机和计算机集群中才使用的并行计算带入普通PC 应用的多核程序设计中。 本章先介绍进程与线程的概念和编程，再给出并行计算的基本概念和内容。下一章讨论基于多核CPU 的并行计算的若干具体编程接口和方法。 22.1 进程与线程 进程（process）是执行中的程序，线程（thread）是一种轻量级的进程。 22.1.1 进程与多任务 现代的操作系统都是多任务（mu ltitask）的，即可同时运行多个程序。进程（process）是位于内存中正被CPU 运行的可执行程序实例，参见图22-1。 图22-1 程序与进程 目前的主流计算机采用的都是冯·诺依曼（John v on Neu mann）体系结构——存储程序计算模型。程序（program）是在内存中顺序存储并以线性模式在CPU 中串行执行的指令序列。对于传统的单核CPU 计算机，多任务操作系统的实现是通过 CPU 分时（time-sharing）和程序并发（concu rrency ）完成的。即在一个时间段内，操作系统将CPU 分配给不同的程序，虽然每一时刻只有一个程序在CPU 中运行，但是由于CPU 的速度非常快，在很短的时间段中可在多个进程间进行多次切换，所以用户的感觉就像多个程序在同时执行，我们称之为多任务的并发。 22.1.2 进程与线程 程序一般包括代码段、数据段和堆栈，对具有 GUI（Graphical User Interfaces，图形用户界面）的程序还包含资源段。进程（process）是应用程序的执行实例，即正在被执行的程程序 = 进程（内存中） 可执行文件（盘上） 运行 2 序。每个进程都有自己的虚拟地址空间，并拥有操作系统分配给它的一组资源，包括堆栈、寄存器状态等。 线程（thread）是CPU 的调度单位，是进程中的一个可执行单元，是一条独立的指令执行路径。线程只有一组CPU 指令、一组寄存器和一个堆栈，它本身没有其他任何资源，而是与拥有它的进程共享几乎一切，包括进程的数据、资源和环境变量等。线程的创建、维护和管理给操作系统的负担比进程要小得多，所以才叫轻量级的进程（lightw eight process）。 一个进程可以拥有多个线程，而一个线程只能属于一个进程。每个进程至少包含一个线程——主线程，它负责程序的初始化工作，并执行程序的起始指令。随后，主线程可为执行各种不同的任务而分别创建多个子线程，参见图 22...