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對於多執行緒程式,單核cpu與多核cpu是怎麼工作的

此文中的大部分資料來自於網路上,我只是覺得把有道理的整理一下,方便以後查閱。

1.多執行緒在單核和多核CPU上的執行效率問題的討論
a1: 多執行緒在單cpu中其實也是順序執行的,不過系統可以幫你切換那個執行而已,其實並沒有快(反而慢)
多個cpu的話就可以在兩個cpu中同時執行了..............

a2: 單核CPU上執行的多執行緒程式, 同一時間只能一個執行緒在跑, 系統幫你切換執行緒而已, 系統給每個執行緒分配時間片來執行, 每個時間片大概10ms左右, 看起來像是同時跑, 但實際上是每個執行緒跑一點點就換到其它執行緒繼續跑

效率不會有提高的
切換執行緒反倒會增加開銷

a3: #3樓說的是對的。所以一般沒有必要的話,尤其在單核CPU的時候,不推薦使用多執行緒。
單核CPU時使用多執行緒,通常是有執行緒要處於等待狀態。
而對於普通的進度條更新類的,能夠簡單控制的(比如:在迴圈裡面手動處理訊息)就簡單控制,一般不使用執行緒,這樣可以提高程式的效能。並且避免掉不必要的執行緒同步問題。

a4: 你試一下雙核三執行緒,保準效率反而比雙執行緒低!

演算法同樣時,CPU佔用率達到100%的最小執行緒數效率最高,如果是cpu佔率率高的運算單核單執行緒,雙核雙執行緒,四核四執行緒是最適合的。

但為什麼有時候執行緒數超過CPU核心數會更快呢?原因是這種程式的單個執行緒運算量不足以佔滿CPU一個核心(比如存在大量IO操作,IO比較慢,是程式瓶頸)。

a5: 多執行緒的用處在於,做某個耗時的操作時,需要等待返回結果,這時用多執行緒可以提高程式併發程度。如果一個不需要任何等待並且順序執行能夠完成的任務,用多執行緒簡直是浪費。

http://bbs.csdn.net/topics/320003381


2.淺談多核CPU、多執行緒與平行計算

a1: CPU發展趨勢

核心數目依舊會越來越多,依據摩爾定律,由於單個核心效能提升有著嚴重的瓶頸問題,普通的桌面PC有望在2017年末2018年初達到24核心(或者16核32執行緒),我們如何來面對這突如其來的核心數目的增加?程式設計也要與時俱進。筆者斗膽預測,CPU各個核心之間的片內匯流排將會採用4路組相連:),因為全相連太過複雜,單匯流排又不夠給力。而且應該是非對稱多核處理器,可能其中會混雜幾個DSP處理器或流處理器。

a2: 執行緒越多越好嗎?什麼時候才有必要用多執行緒?

執行緒必然不是越多越好,執行緒切換也是要開銷的,當你增加一個執行緒的時候,增加的額外開銷要小於該執行緒能夠消除的阻塞時間,這才叫物有所值。

Linux自從2.6核心開始,就會把不同的執行緒交給不同的核心去處理。Windows也從NT.4.0開始支援這一特性。

什麼時候該使用多執行緒呢?這要分四種情況討論:

a.多核CPU——計算密集型任務。此時要儘量使用多執行緒,可以提高任務執行效率,例如加密解密,資料壓縮解壓縮(視訊、音訊、普通資料),否則只能使一個核心滿載,而其他核心閒置。

b.單核CPU——計算密集型任務。此時的任務已經把CPU資源100%消耗了,就沒必要也不可能使用多執行緒來提高計算效率了;相反,如果要做人機互動,最好還是要用多執行緒,避免使用者沒法對計算機進行操作。

c.單核CPU——IO密集型任務,使用多執行緒還是為了人機互動方便,

d.多核CPU——IO密集型任務,這就更不用說了,跟單核時候原因一樣。

4.程式設計師需要掌握的技巧/技術

(1)減少序列化的程式碼用以提高效率。這是廢話。

(2)單一的共享資料分佈化:把一個數據複製很多份,讓不同執行緒可以同時訪問。

(3)負載均衡,分為靜態的和動態的兩種。具體的參見有關文獻。

http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/113734.htm


3.請問:CPU的多核和應用程式的多執行緒的關係是怎麼樣的?
a1: 多核兒就是系統同時可以執行多個執行緒,比如雙核可以同時執行兩個執行緒。單核兒只能一次執行一個執行緒。

a2: 試了一個ping 從192.168.0.1 到192.169.0.255的程式
用多執行緒做的,發現在單核的機器上和多核的機器執行效能有兩倍左右的差異。

a3: 多核對於使用者,應該說對於程式設計師來說,是透明的,根本不用管它,當你是單核的程式設計就可以了,除非使用OpenMP進行程式設計,就用很多條條框框了,另外你上面的測試是不準確的,網路(主要是遠端主機)會因為不同時候而有不同的響應速度,你應該在乾淨的本機同環境下進行測試.但是,對於多執行緒多核優於單核還是可以確定的. 總之,我們不用擔心程式在單核或多核上會出現併發問題.

a4: 多核指的是CPU有多個核心,多執行緒是程式有多個執行緒在同時執行。
多核也要用多執行緒才能發揮優勢。
同樣,多執行緒要在多核上才能真正有優勢。
這點來說,對程式設計師不是透明的。程式設計師可以控制程式/執行緒在哪個CPU(核)上執行。使用者也可以控制程式在哪幾個核上執行。所以多核,多執行緒對使用者和程式設計師都不是透明的。程式設計師必須瞭解這方面的知識。才能讓程式最大限度的發揮機器的效能。

http://bbs.csdn.net/topics/120075600


4.pthread
php手冊中關於pthread有關函式: http://php.net/manual/en/book.pthreads.php
pthread擴充套件:http://pecl.php.net/package/pthreads

http://www.baidu.com/s?wd=php%20pthread
http://www.sogou.com/web?query=php%20pthread
http://www.sogou.com/web?query=php%20pthread

延伸閱讀:
http://www.baidu.com/s?wd=多執行緒程式%20單核cpu%20多核cpu
http://www.sogou.com/web?query=多執行緒程式%20單核cpu%20多核cpu
http://www.sogou.com/web?query=多執行緒程式%20單核cpu%20多核cpu
[轉]淺談多核CPU、多執行緒與平行計算: http://www.cnblogs.com/lihaozy/archive/2013/03/13/2957520.html
PHP使用Pthread實現的多執行緒操作例項: http://www.jb51.net/article/74849.htm
php三種實現多執行緒類似的方法: http://www.jb51.net/article/74165.htm