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多线程和CPU的关系

什么是CPU

(1)Central  Progress  Unit 中央处理器,是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。

(2)CPU包括 运算器,高速缓冲存储器,总线。

(3)它的工作,主要是解释计算机中的指令,和处理计算机软件中的数据。它在计算机中起着最重要的作用,构成了系统的控制中心,对各个应用程序进行统一协调和控制。

什么是线程

(1)进程,一个进程就是一个具有独立功能的应用程序,关于某个数据集合上的一次运行活动。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

(2) 线程,线程是进程的实体,属于进程,是CPU调度和分派的基本单位。 资源分配给进程,所有线程共享该进程的资源

(3)操作系统的设计,可以归纳为3点。以多进程形式,允许多个任务同时运行。以多线程形式,允许一个任务拆分成多个线程运行。CPU提供协调机制,允许线程之间共享资源,防止线程之间产生冲突。

CPU和线程的关系

(1) 第一阶段,单CPU时代,单CPU在同一时间点,只能执行单一线程。比如,的某一刻00:00:00 这一秒,只计算1+1=2(假设cpu每秒计算一次)

(2) 第二阶段,单CPU多任务阶段,计算机在同一时间点,并行执行多个线程。但这并非真正意义上的同时执行,而是多个任务共享一个CPU,操作系统协调CPU在某个时间点,执行某个线程,因为CPU在线程之间切换比较快,给人的感觉,就好像多个任务在同时运行。比如,电脑开了两个程序qq和qq音乐,假设这两个程序都只有一个线程。人能够感觉到CPU切换的频率是一秒一次,假设当前cpu计算速度是1秒1次,那么我们就能明显感到卡顿,当聊天,点击发送按钮时候,qq音乐就会停止运行。当前cpu计算速度是1秒100次,也就是它能在一秒之内在这两个进程见切换100次,那么我们就感不到卡顿,觉得QQ和QQ音乐是同时在运行。

(3)第三阶段,多CPU多任务阶段,真正实现的,在同一时间点运行多个线程。具体到哪个线程在哪个CPU执行,这就跟操作系统和CPU本身的设计有关了。

举例说明

(1)假设一种极端情况,一台单核计算机,只运行2个程序A和B。假设A和B的优先级相同,A有3个线程,B有1个线程,那么CPU分配给A和B的执行时间应该是3:1。

(2)假设同一种情况发生在一台多核计算机,核1处理A和B各一个线程,核2处理A剩下的线程。

(3)刚才说的是线程只消耗CPU,在实际应用中这种情况是不存在的,程序总会跟资源打交道,比如读个文件,查询数据库,访问网络,这个时候多线程才能体现出优势。在一个进程中,让A先用一下CPU去查询数据库,在A查询数据库的时候CPU空闲,B就用一CPU去读文件,让C去访问网络。相对于查询数据库,读取文件这些操作来说,CPU的计算时间几乎可以忽略不计。所以,多线程,实际上是计算机多种资源的并行运用,跟CPU有几个核心没什么关系。

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