多核與多線程技術(shù)的區(qū)別到底在哪里？

1、多核與多線程技術(shù)的區(qū)別到底在哪里？毫無(wú)疑問(wèn)的，“多核”、“多線程”此二詞已快成為當(dāng)今處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)中的兩大顯學(xué)，猶如歷史戰(zhàn)國(guó)時(shí)代以“儒”、“墨”兩大派的顯學(xué)，只不過(guò)當(dāng)年兩大治世思想學(xué)派是爭(zhēng)得你死我亡，而多核、多線程則是互相兼容并蓄，今天幾乎任何處理器都朝同時(shí)具有多核多線程的路途進(jìn)展邁進(jìn)。雖然兩詞處處可見(jiàn)，但可有人知此二者的實(shí)際差異？在執(zhí)行設(shè)計(jì)時(shí)又是以何者為重？到底是該多核優(yōu)先還是多線程提前？關(guān)于此似乎大家都想進(jìn)一步了解，本文以下試圖對(duì)此舉行個(gè)中差異的解說(shuō)，并盡可能在不涉及實(shí)際復(fù)雜詳情的情形下，讓各位對(duì)兩者的機(jī)制觀念與差別性有所理解。行程早于線程若依據(jù)信息技術(shù)的進(jìn)展歷程，在軟件程序執(zhí)行時(shí)的再細(xì)分

2、、再切割的小型化單位上，先是有行程（process），之后才有線程（thread），線程的單位比行程更小，一個(gè)行程內(nèi)可以有多個(gè)線程，在一個(gè)行程下的各線程，都是分享同一個(gè)行程所建立的內(nèi)存尋址資源及內(nèi)存管理機(jī)制，包括執(zhí)行權(quán)階、內(nèi)存空間、堆棧位置等，除此之外各個(gè)線程自身僅擁有少許由于執(zhí)行之需的變量自屬性，其余都依據(jù)與遵行行程所設(shè)立的規(guī)定。相對(duì)的，程序與程序之間所用的就是不同的內(nèi)存設(shè)定，包括分頁(yè)、分段等起始地址的不同，執(zhí)行權(quán)階的不同，堆棧深度的不同等，一顆處理器若執(zhí)行了a行程后要改去執(zhí)行b行程，對(duì)此必需舉行內(nèi)存管理組態(tài)的搬遷、變更，而這個(gè)搬遷若是在處理器內(nèi)還好，若是在高速緩存甚至是系統(tǒng)主存儲(chǔ)器時(shí)，此種

3、切換、轉(zhuǎn)移程序?qū)?zhí)行效能的損傷就十分大，由于完成搬遷、切換程序的相同時(shí)光，處理器早就可以執(zhí)行數(shù)十到上千個(gè)命令。兩種路途的加速思維所以，想避開(kāi)此種切換的效率損耗，可以從兩種角度去思量，第一種思量就是擴(kuò)大到整體運(yùn)算系統(tǒng)的層面來(lái)解決，在一部計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)、配置更多顆的處理器，然后由同一個(gè)操作系統(tǒng)同時(shí)掌控及管理多顆處理器，并將要執(zhí)行的程序的各個(gè)程序，一個(gè)程序喂（也稱(chēng)：發(fā)派）給一顆處理器去執(zhí)行，如此多顆同時(shí)執(zhí)行，每顆處理器執(zhí)行一個(gè)程序，如此就可以加快整體的執(zhí)行效率。固然！這種加速方式必需有一個(gè)先決條件，即是操作系統(tǒng)在編譯時(shí)就必需能管控、發(fā)揮及運(yùn)用多行程技術(shù)，倘若以單行程的系統(tǒng)組態(tài)來(lái)編譯，那么操作系統(tǒng)就無(wú)法

4、管控服務(wù)器內(nèi)一顆以上的處理器，如此就不用去議論由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)讓?xiě)?yīng)用程序的程序舉行同時(shí)的多顆同時(shí)性的執(zhí)行派送。即便操作系統(tǒng)支持多程序，而應(yīng)用程序若依然只支持單程序，那情形一樣是白搭，操作系統(tǒng)無(wú)法對(duì)單行程程序再行拆分，依舊是只喂入單一顆處理器上去執(zhí)行，無(wú)從加速。同時(shí)用多顆處理器來(lái)執(zhí)行，且每顆處理器執(zhí)行一個(gè)行程，這是一種加速法，另一種加速法則是：盡量不舉行內(nèi)存管理組態(tài)的切換，避開(kāi)切換的效能折損，線程正是在此概念下所浮現(xiàn)的產(chǎn)物。不過(guò)，線程也要程序的搭配才干發(fā)揮，線程的概念浮現(xiàn)與落實(shí)已是“c+看消、java看長(zhǎng)”的階段，所以c+只能通過(guò)api呼用的方式來(lái)支持與用法多線程，如此必需改寫(xiě)過(guò)往的程序才行，改寫(xiě)

5、成有呼用到支持多線程的api才行。相對(duì)的，較c+晚問(wèn)世的java則是原生支持多線程，不用改寫(xiě)也能發(fā)揮及運(yùn)用多線程的特性及其加速效益。有了線程后，執(zhí)行的分割、切割越發(fā)細(xì)膩，線程機(jī)制不僅在多顆處理器的系統(tǒng)內(nèi)可以加速，在單顆處理器內(nèi)也一樣能獲得益處，在多顆處理器的系統(tǒng)上每顆處理器不僅可以單獨(dú)執(zhí)行一個(gè)程序，固然也可以單獨(dú)執(zhí)行一個(gè)線程，而在單處理器系統(tǒng)上由于省去內(nèi)存管理組態(tài)的搬遷，所以一樣可以加速，很顯然的，線程使執(zhí)行的發(fā)派、分配越發(fā)細(xì)膩與靈便化。線程的副作用線程雖有好用的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)它也有副作用的缺點(diǎn)，且此一優(yōu)缺是一體兩面無(wú)從分割，缺點(diǎn)是各個(gè)線程分享同一組內(nèi)存管理組態(tài)及機(jī)制，倘若有一個(gè)線程的執(zhí)行發(fā)生錯(cuò)誤

6、、瑕疵、或遭入侵等，其余在同一個(gè)行程內(nèi)的每個(gè)線程也都會(huì)遭遇影響、波及，最嚴(yán)峻是同一個(gè)行程內(nèi)的一切都錯(cuò)亂、毀壞，由此可知：線程其實(shí)是帶有若干平安性犧牲的加速法。此外有人會(huì)誤解，就字面上而言，多核表示同時(shí)光有多顆處理器在執(zhí)行，每顆處理器可以執(zhí)行一個(gè)行程或一個(gè)線程，但是一顆具有多線程能力的處理器并不表示它可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程，實(shí)際上在同一時(shí)光內(nèi)一顆具多線程功效的處理器也依舊是執(zhí)行一個(gè)線程而已，只是多線程處理器的內(nèi)部可以將原有線程的相關(guān)信息及變量臨時(shí)擱擺，然后去執(zhí)行其它的線程，執(zhí)行完后在切換回本來(lái)執(zhí)行到一半的線程，甚至沒(méi)執(zhí)行完也可以切換回歸，且囫圇切換過(guò)程都在處理器內(nèi)舉行，不用與快取與內(nèi)存舉行搬遷置換

7、，如此以迅速換線程執(zhí)行的方式來(lái)加速。相對(duì)于此的，一顆不具多線程能力的處理器，執(zhí)行一個(gè)線程到一半若想改執(zhí)行另一個(gè)線程，就必需將原線程、現(xiàn)線程的相關(guān)內(nèi)容與信息搬遷到快取或內(nèi)存，然后自快取及內(nèi)存引入另一個(gè)線程，因?yàn)榇艘话徂D(zhuǎn)頗耗時(shí)，所以多半挑選將原有的線程執(zhí)行完再引入下一個(gè)線程，如此在時(shí)光上可能還比較經(jīng)濟(jì)。然而無(wú)論一線程完整執(zhí)行后再執(zhí)行下一個(gè)線程，還是舉行線程的進(jìn)出搬遷轉(zhuǎn)移，都不會(huì)比具備多線程能力的處理器來(lái)的迅速有效。至此我們可以歸納收拾：1.多核、多處理器系統(tǒng)中的每顆處理器（每個(gè)核），同時(shí)光內(nèi)可以執(zhí)行各自不同的行程（或線程）。2.一顆多線程能力的處理器，無(wú)論是支持二線程、四線程、八線程，這些線程都必

8、需是在同一個(gè)行程內(nèi)，所以一顆處理器（一個(gè)核）還是只能執(zhí)行一個(gè)行程，雙核處理器就能夠同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)不同的行程（或線程），四核就可以同時(shí)不同的四個(gè)行程（或線程）。3.倘若是執(zhí)行不支持多線程的程序，其執(zhí)行上的分拆最多只到行程而未到線程，那么每顆處理器內(nèi)的多線程功效就無(wú)從發(fā)揮，而這類(lèi)的程序歷史較長(zhǎng)期，相對(duì)的原生支持多線程的程序歷史較短，不過(guò)信息技術(shù)的腳步一直發(fā)展迅速，兩種不同層次的支持僅差距數(shù)年時(shí)光。產(chǎn)業(yè)實(shí)際進(jìn)展可為證實(shí)真的是多核優(yōu)于、先于多線程嗎？關(guān)于此可通過(guò)產(chǎn)業(yè)實(shí)際進(jìn)展做為應(yīng)證，sun的ultrasparc t1處理器（研發(fā)代號(hào)：niagara）是八核四線程的設(shè)計(jì)，但接續(xù)的ultrasparc t2

9、處理器（研發(fā)代號(hào)：niagara 2）則是八核八線程的設(shè)計(jì)，所以是核多、核優(yōu)先，然后再來(lái)拉跋、提升線程的執(zhí)行。同樣的，ibm為microsoft xbox 360所設(shè)計(jì)的xenon處理器，是個(gè)三核二線程的設(shè)計(jì)，核數(shù)依舊是高于線程數(shù)，又如ibm、sony、toshiba三家業(yè)者合研的cell處理器，現(xiàn)有第一代的cell（研發(fā)代號(hào)：dd1）是九核，組態(tài)上是八核媒體（spe）、一核泛用（ppe），新一代的cell（研發(fā)代號(hào)：dd2）也針對(duì)ppe的部分舉行雙線程進(jìn)展，如此再次表示核比線程重要，當(dāng)cell僅舉行增一線程的擴(kuò)展改進(jìn)時(shí)，而非再增一核，即可知這僅是一次小幅的改進(jìn)?！岸嗪恕薄ⅰ岸嗑€程”之外 還有“多令”、“多機(jī)”最后，且讓我們談?wù)勁c多核、多線程不同加速走向的“多令”，“多令”是筆者發(fā)明的詞，指的是比執(zhí)行行程（process）、線程（thread）更基底層次的執(zhí)行命令（instruction），多核的作法是盡可能在同時(shí)光內(nèi)執(zhí)行多個(gè)行程，多令則是盡可能在同時(shí)光內(nèi)執(zhí)行多個(gè)命令，學(xué)術(shù)上的vliw與產(chǎn)業(yè)上的e皆是多令理念下的架構(gòu)。到目前為止