Unterschied zwischen Prozess und Thread

Prozess: Ein Prozess ist eine Instanz eines Programms, das ausgeführt wird. Jeder Prozess hat seinen eigenen Speicherbereich (Adressraum) und Ressourcen (wie offene Dateien, Netzwerkverbindungen usw.). Prozesse sind voneinander isoliert, was bedeutet, dass ein Prozess normalerweise nicht direkt auf die Ressourcen oder den Speicher eines anderen Prozesses zugreifen kann.

Thread: Ein Thread ist eine Ausführungseinheit innerhalb eines Prozesses. Ein Prozess kann mehrere Threads haben, die im gleichen Speicherbereich des Prozesses laufen und Zugriff auf dessen Ressourcen haben. Threads innerhalb desselben Prozesses können leicht Daten teilen und kommunizieren, da sie denselben Adressraum nutzen. Threads sind leichtgewichtiger als Prozesse, was bedeutet, dass sie mit weniger Overhead erstellt und verwaltet werden können.

Analogie

Prozess:

Ein Prozess ist wie ein eigenes Büro in einem Gebäude. Jedes Büro (Prozess) hat seine eigenen Ressourcen wie Schreibtische, Computer und Akten. Die Büros sind voneinander getrennt, sodass die Aktivitäten in einem Büro die anderen Büros nicht direkt beeinflussen.

Thread:

Innerhalb jedes dieser Büros (Prozesses) gibt es Mitarbeiter (Threads), die verschiedene Aufgaben erledigen. Diese Mitarbeiter teilen sich die Ressourcen des Büros, wie Computer und Akten. Sie können leicht miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten, da sie sich im selben Raum befinden.

Beispiel:

Angenommen, du hast ein Programm, das ein Dokument bearbeitet. Jeder Prozess ist wie ein eigenes Dokument in einem eigenen Büro. Wenn dieses Programm so erstellt ist, dass es mehrere Threads verwendet, könnte ein Thread für die Rechtschreibprüfung zuständig sein, während ein anderer Thread Änderungen am Dokument speichert und ein dritter Thread Benutzereingaben bearbeitet. Alle diese Threads arbeiten am selben Dokument (Prozess), teilen sich die Informationen und Ressourcen des Dokuments und können effizient zusammenarbeiten.

Klartext

In der Informatik bedeutet dies, dass jeder Thread eines Prozesses spezifische Aufgaben parallel ausführen kann, wodurch die Gesamtleistung und Reaktionsfähigkeit des Programms verbessert wird. Threads sind besonders nützlich in Anwendungen, die mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen müssen, wie Webserver oder interaktive Programme.

Multithreading

Da gab es doch auch Hyper-Threading?
Genau, wie bereits angesprochen, sind Threads in der Software Ausführungsstränge innerhalb eines Prozesses. Sie ermöglichen es einem Programm, mehrere Aufgaben quasi-gleichzeitig auszuführen (Multithreading). Diese Threads werden vom Betriebssystem verwaltet und gelten als Software-Threads

Hyper-Threading (HT) ist eine Technologie, die von Intel entwickelt wurde. Sie ermöglicht es jedem physischen Prozessorkern, sich wie zwei logische Prozessoren zu verhalten, was bedeutet, dass jeder Kern zwei Threads gleichzeitig ausführen kann. Diese Technologie zielt darauf ab, die Effizienz der Prozessorauslastung zu verbessern, indem die CPU besser ausgelastet wird.

Die Beziehung zwischen den beiden besteht darin, dass Hyper-Threading die parallele Ausführung von Software-Threads auf der Hardware-Ebene verbessert. Wenn ein Programm mehrere Threads verwendet, hilft Hyper-Threading dabei, diese Threads effizienter auf die Prozessorkerne zu verteilen, insbesondere wenn es mehr Threads als Kerne gibt. Dies führt bei Anwendungen die für Multithreading optimiert sind zu einer verbesserten Leistung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Software-Threads die parallele Ausführung von Aufgaben innerhalb eines Programms ermöglichen, während Hyper-Threading die Fähigkeit des Prozessors verbessert, diese Threads parallel auf der Hardware-Ebene auszuführen.

Andere Hersteller:

... wie AMD verwenden ähnliche, jedoch unterschiedliche Technologien. AMDs „Simultaneous Multithreading“ (SMT) ist beispielsweise ein ähnliches Konzept wie Intels Hyper-Threading, findet aber in ihren eigenen Prozessorlinien Anwendung.

Ausblick

Die Entwicklung von CPU-Technologien ist dynamisch, und es werden ständig neue Ansätze und Verbesserungen eingeführt, um die Effizienz und Leistung in Bezug auf Multithreading und parallele Verarbeitung zu steigern. Der Trend geht zunehmend zu Prozessoren mit einer höheren Anzahl an physischen Kernen, was die parallele Ausführung von mehr Threads ermöglicht, ohne auf Hyper-Threading bzw. SMT angewiesen zu sein.

https://www.cse.unsw.edu.au/~cs9244/06/seminars/05-gaol.pdf

Viele Informationen und vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
- itger.de\HASCii