Νήμα (υπολογιστές)

Μια διεργασία με δύο νήματα εκτέλεσης.

Στην επιστήμη υπολογιστών, ένα νήμα εκτέλεσης προκύπτει από ένα fork ενός προγράμματος σε δύο ή περισσότερα παράλληλα εκτελούμενα έργα. Η υλοποίηση των νημάτων και διεργασιών διαφέρει από το ένα λειτουργικό σύστημα στο άλλο, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ένα νήμα περιέχεται σε μια διεργασία. Πολλαπλά νήματα μπορούν να υπάρχουν μέσα στην ίδια διεργασία, και μοιράζονται τους πόρους του συστήματος όπως π.χ. η μνήμη, ενώ άλλες διεργασίες δεν μοιράζονται τους πόρους αυτούς.

Σε ένα μοναδικό επεξεργαστή, η πολυνηματική εκτέλεση γενικά γίνεται με πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (όπως στην πολυδιεργασία): ο επεξεργαστής εναλλάσει μεταξύ διαφορετικών νημάτων. Αυτή η θεματική αλλαγή (context switch) συμβαίνει αρκετά συχνά ώστε ο χρήστης να αντιλαμβάνεται ότι τα νήματα ή διεργασίες εκτελούνται ταυτόχρονα. Σε ένα πολυεπεξεργαστικό ή πολυπύρηνο σύστημα, τα νήματα ή διεργασίες εκτελούνται γενικά ταυτόχρονα, με κάθε επεξεργαστή ή πυρήνα να εκτελεί ένα συγκεκριμένο νήμα ή εργασία. Η υποστήριξη για νήματα ποικίλει ανάμεσα στις γλώσσες προγραμματισμού: κάποιες γλώσσες απλά δεν υποστηρίζουν πάνω από μία εκτέλεση στο ίδιο πρόγραμμα ταυτόχρονα. Παραδείγματα τέτοιων γλωσσών είναι η Python και η OCaml, γιατί η υποστήριξη παραλληλισμού γίνεται με χρήση ενός κεντρικού κλειδιού, το global interpreter lock στην Python, ή master lock στην OCaml. Άλλες γλώσσες μπορεί να περιορίζονται στη χρήση νημάτων χρήστη που δεν είναι ορατές στον πυρήνα και έτσι δεν μπορούν να εκτελεστούν ταυτόχρονα. Από την άλλη, τα νήματα πυρήνα, που είναι ορατά στον χρονοδρομολογητή του πυρήνα, μπορούν να εκτελεστούν ταυτόχρονα.

Πολλά σύγχρονα λειτουργικά συστήματα υποστηρίζουν τόσο νήματα καταμερισμού χρόνου, όσο και νήματα παράλληλης πολυεπεξεργασίας, στον χρονοδρομολογητή τους. Ο πυρήνας ενός λειτουργικού συστήματος επιτρέπει στους προγραμματιστές να χειρίζονται τα νήματα μέσω της διεπαφής κλήσεων συστήματος. Ορισμένες υλοποιήσεις λέγονται νήμα πυρήνα, ενώ ελαφρά διεργασία είναι ο ειδικός τύπος νήματος πυρήνα που μοιράζεται την ίδια κατάσταση και πληροφορίες.

Τα προγράμματα μπορούν να έχουν νήματα χώρου χρήστη, όταν χρησιμοποιούν χρονομετρητές (timers), σήματα, ή άλλες μεθόδους διακοπής, για να υλοποιήσουν το δικό τους καταμερισμό χρόνου.

Δείτε επίσης

• Πράσινα νήματα

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Binildas C. A., "Query by Slice, Parallel Execute, and Join: A Thread Pool Pattern in Java"
• Answers to frequently asked questions for comp.programming.threads
• The C10K problem
• Herb Sutter, "The Free Lunch Is Over: A Fundamental Turn Toward Concurrency in Software"
• Edward Lee, "The Problem with Threads"
• parallel computing community
• Daniel Robbins, POSIX threads explained
• Multithreading in the Solaris Operating Environment
• Developer's Reference and tutorial
• Debugging and Optimizing Multithreaded OpenMP Programs