22進(jìn)程、線程與并行計(jì)算

1、第22章 進(jìn)程、線程與并行計(jì)算 進(jìn)程、線程與并行計(jì)算進(jìn)程是正在運(yùn)行的程序，線程是輕量級的進(jìn)程。多任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行會用到多線程 (multithreading)，而CPU的多核(mult-core)化又將原來只在巨型機(jī)和計(jì)算機(jī)集群中才使 用的并行計(jì)算帶入普通PC應(yīng)用的多核程序設(shè)計(jì)中。本章先介紹進(jìn)程與線程的概念和編程，再給出并行計(jì)算的基本概念和內(nèi)容。下一章討論 基于多核CPU的并行計(jì)算的若干具體編程接口和方法。22.1進(jìn)程與線程進(jìn)程(proc

2、ess)是執(zhí)行中的程序，線程(thread)是一種輕量級的進(jìn)程。22.1.1 22.1.1進(jìn)程與多任務(wù) 進(jìn)程與多任務(wù)現(xiàn)代的操作系統(tǒng)都是多任務(wù)(multitask)的，即可同時(shí)運(yùn)行多個程序。進(jìn)程(process) 是位于內(nèi)存中正被CPU運(yùn)行的可執(zhí)行程序?qū)嵗?，參見圖22-1?？?J進(jìn)程運(yùn)內(nèi)存中)-可執(zhí)行文件(盤上)圖22-1程序與進(jìn)程目前的主流計(jì)算機(jī)采用的都是馮?諾依曼(John von Neumann)體系結(jié)構(gòu) 存儲程序 計(jì)算模型。程序(

3、program)是在內(nèi)存中順序存儲并以線性模式在CPU中串行執(zhí)行的指令序 列。對于傳統(tǒng)的單核CPU計(jì)算機(jī)，多任務(wù)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是通過CPU分時(shí)(time-sharing) 和程序并發(fā)(concurrency)完成的。即在一個時(shí)間段內(nèi)，操作系統(tǒng)將CPU分配給不同的程 序，雖然每一時(shí)刻只有一個程序在CPU中運(yùn)行，但是由于CPU的速度非常快，在很短的時(shí) 間段中可在多個進(jìn)程間進(jìn)行多次切換，所以用戶的感覺就像多個程序在同時(shí)執(zhí)行，我們稱之 為多任務(wù)

4、的并發(fā)。22.1.2 22.1.2進(jìn)程與線程 進(jìn)程與線程程序一般包括代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧，對具有GUI (Graphical User Interfaces，圖形用 戶界面)的程序還包含資源段。進(jìn)程process )是應(yīng)用程序的執(zhí)行實(shí)例，即正在被執(zhí)行的程 序。每個進(jìn)程都有自己的虛擬地址空間，并擁有操作系統(tǒng)分配給它的一組資源，包括堆棧、 寄存器狀態(tài)等。22.2.1 22.2.1創(chuàng)建、管理和終止進(jìn)程 創(chuàng)建、管理和終止進(jìn)程由于MFC中并沒有提

5、供處理進(jìn)程的類，所以我們需要直接使用Windows的API函數(shù)來 創(chuàng)建、管理和終止進(jìn)程。1 .創(chuàng)建進(jìn)程下面的CreateProcess函數(shù)用于在當(dāng)前進(jìn)程中創(chuàng)建一個新進(jìn)程（和其主線程），以運(yùn)行指 定（路徑/文件名或命令行）的應(yīng)用程序：BOOLCreateProces CreateProces（ //成功返回非0，失敗返回0 （可用GetLastError函數(shù)返回出錯代碼） LPCTSTR lpApplicationName, //可執(zhí)行文

6、件的全路徑或文件名，有命令行時(shí)可為NULL LPTSTR lpCommandLine, //命令行參數(shù)字符串，有可應(yīng)用名時(shí)可為NULL LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes, // 進(jìn)程的安全屬性，NULL 表默認(rèn)安全 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 主線程的安全屬性，NULL 表默認(rèn)安全 BOOL bInheritHandles,

7、//子進(jìn)程是否繼承新進(jìn)程的句柄DWORD dwCreationFlags, //創(chuàng)建標(biāo)志，用于設(shè)置進(jìn)程的創(chuàng)建狀態(tài)和優(yōu)先級別，可為0 LPVOID lpEnvironment, //環(huán)境變量，為NULL時(shí)同當(dāng)前進(jìn)程的LPCTSTR lpCurrentDirectory, //進(jìn)程運(yùn)行的當(dāng)前目錄，為NULL時(shí)同當(dāng)前進(jìn)程的 LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, //指向設(shè)置進(jìn)程主窗口或控制條的各種屬性的結(jié)構(gòu)指針 LPPRO

8、CESS_INFORMATION lpProcessInformation // 指向返回進(jìn)程信息的結(jié)構(gòu)指針）;其中，啟動信息結(jié)構(gòu)STARTUPINFO和進(jìn)程信息結(jié)構(gòu)PROCESS_INFORMATION的定義分 別為：typedef struct _STARTUPINFO {DWORD cb; //結(jié)構(gòu)的長度（字節(jié)數(shù)）LPTSTR lpReserved; // 保留，必須為 NULLLPTSTR IpDesktop; //桌面-窗口站