一、從計算機的發展說起：

① 真空管與穿孔卡片

輸入一個指令，輸出一個結果

② 晶體管和批處理系統

攢成一大波輸入（批處理指令），然後順序計算

③ 集成電路芯片和多道程序設計

開發出多道程序設計，將內存分為幾個部分，每一部分存放不同的作業，如圖所示。當一個作業等待IO完成時，另一個作業可以 使用CPU，內存中放足夠的作業，則CPU的利用率能接近100%。（並發）

④ 個人計算機

大規模集成電路時代，實現了多線程，多核心，進入個人PC時代。

二、 線程和進程

1. 線程的由來

第三代計算機中，每一個進程處理一個程序，（單核+多道）實際上實現了多進程的並發處理，。

進程的定義：

進程就是一個程序在一個數據集上的一次動態執行過程。 進程一般由程序

、數據集、進程控制塊三部分組成。（程序，是一組指令的有序集合，可以理解成第二代計算機中的批處理指令）

這樣做法雖然說進程之間是並行的，但是進程內部還是串行的，也就是說，如果進程內部一條指令發生阻塞(阻塞)，那麽同樣會導致這個進程進行不下去，那麽為了解決這個問題，就引入了線程這個概念，就是把進程進一步的細分為一個個線程，線程之間來回切換執行，這樣我們系統調度的最小單位就變為了線程。

線程的出現：

① 是為了降低上下文切換的消耗，

② 提高系統的並發性，並突破一個進程只能幹一樣事的缺陷， 使到進程內並發成為可能。

2. 線程和進程的關系

① 一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程.(進程可以理解成線程的容器)；
② 進程在執行過程中擁有獨立的內存單元，而多個線程共享內存，各個線程共享資源；
③ 進程是資源分配和調度的最小單位，線程是是CPU調度和分派的基本單位，是進程的一個實體；

3. 多線程

• 進程之間，變量不共享，涉及到通信的問題，一般使用消息隊列（此外還有管道，信號量等）
• 線程之間，多個線程修改同一個變量，涉及到同步的問題，使用鎖來解決。

----- 示例程序：Python並發復習2 - 多線程模塊threading的《生產者消費者模型》的多線程、多進程兩種實現方式。

4. 多核心CPU的進程和線程

在單核時代實際上只能實現並發處理，即：

采取分時的方式，即把CPU的時間分成很多片段，某個時間片只能執行某個線程，雖然說從操作系統和CPU的角度來說還是串行處理的，但是由於CPU的處理速度很快，從用戶的角度感覺是並行的。

隨著計算機的發展，出現了多核cpu，實現了並行處理，如下圖，多個線程之間不存在對CPU的搶占關系，而是微觀上同時執行。

此處補充一下CPU核心數，線程數的概念：

• CPU的核心數是指物理上，也就是硬件上存在著幾個核心。比如，雙核就是包括2個相對獨立的CPU核心單元組，四核就包含4個相對獨立的CPU核心單元組。
• 線程數是一種邏輯的概念。通常來說，一個計算機核心在一瞬間只能執行一個線程，但是使用超線程技術（Intel才有，酷睿全系和誌強部分處理器支持），一個核心可以同時運行兩個線程，因此，線程數總是大於或等於核心數的。

三、 結論

綜上分析，對於我們常見的CPU(多核心), 結論如下：

• Python和C/C++都是使用計算機的原生線程，因此在不考慮超線程技術的情況下，同時執行的最大線程數 == 計算機核心數。
• 對於計算密集型模擬軟件（如Fluent, EDEM等），需要查看CPU和所用模擬軟件（To Hky: OpenFoam not supported）是否支持超線程，否則設置最大線程數等於總核心數，即可發揮最大性能。

參考博客：

• CPU個數、CPU核心數、CPU線程數
• 計算機發展史--》進程---》線程
• 網絡編程與並發-線程、進程、協程

線程、進程（2）----- 從計算機物理層面分析