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？毫無疑問的，“多核”、“多線程”此二詞已快成為當今處理器架構(gòu)設計中的兩大顯學，猶如歷史戰(zhàn)國時代以“儒”、“墨”兩大派的顯學，只不過當年兩大治世思想學派是爭得你死我亡，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具有多核多線程的路途進展邁進。雖然兩詞處處可見，但可有人知此二者的實際差異？在執(zhí)行設計時又是以何者為重？到底是該多核優(yōu)先還是多線程提前？關于此似乎大家都想進一步了解，本文以下試圖對此舉行個中差異的解說，并盡可能在不涉及實際復雜詳情的情形下，讓各位對兩者的機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)的進展歷程，在軟件程序執(zhí)行時的再細分

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，一個行程內(nèi)可以有多個線程，在一個行程下的各線程，都是分享同一個行程所建立的內(nèi)存尋址資源及內(nèi)存管理機制，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)與遵行行程所設立的規(guī)定。相對的，程序與程序之間所用的就是不同的內(nèi)存設定，包括分頁、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，對此必需舉行內(nèi)存管理組態(tài)的搬遷、變更，而這個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)主存儲器時，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、切換程序的相同時光，處理器早就可以執(zhí)行數(shù)十到上千個命令。兩種路途的加速思維所以，想避開此種切換的效率損耗，可以從兩種角度去思量，第一種思量就是擴大到整體運算系統(tǒng)的層面來解決，在一部計算機內(nèi)設計、配置更多顆的處理器，然后由同一個操作系統(tǒng)同時掌控及管理多顆處理器，并將要執(zhí)行的程序的各個程序，一個程序喂（也稱：發(fā)派）給一顆處理器去執(zhí)行，如此多顆同時執(zhí)行，每顆處理器執(zhí)行一個程序，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先決條件，即是操作系統(tǒng)在編譯時就必需能管控、發(fā)揮及運用多行程技術(shù)，倘若以單行程的系統(tǒng)組態(tài)來編譯，那么操作系統(tǒng)就無法

4、管控服務器內(nèi)一顆以上的處理器，如此就不用去議論由操作系統(tǒng)負責讓應用程序的程序舉行同時的多顆同時性的執(zhí)行派送。即便操作系統(tǒng)支持多程序，而應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)無法對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，無從加速。同時用多顆處理器來執(zhí)行，且每顆處理器執(zhí)行一個行程，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，線程也要程序的搭配才干發(fā)揮，線程的概念浮現(xiàn)與落實已是“c+看消、java看長”的階段，所以c+只能通過api呼用的方式來支持與用法多線程，如此必需改寫過往的程序才行，改寫

5、成有呼用到支持多線程的api才行。相對的，較c+晚問世的java則是原生支持多線程，不用改寫也能發(fā)揮及運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)細膩，線程機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執(zhí)行一個程序，固然也可以單獨執(zhí)行一個線程，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)細膩與靈便化。線程的副作用線程雖有好用的優(yōu)點，不過它也有副作用的缺點，且此一優(yōu)缺是一體兩面無從分割，缺點是各個線程分享同一組內(nèi)存管理組態(tài)及機制，倘若有一個線程的執(zhí)行發(fā)生錯誤

6、、瑕疵、或遭入侵等，其余在同一個行程內(nèi)的每個線程也都會遭遇影響、波及，最嚴峻是同一個行程內(nèi)的一切都錯亂、毀壞，由此可知：線程其實是帶有若干平安性犧牲的加速法。此外有人會誤解，就字面上而言，多核表示同時光有多顆處理器在執(zhí)行，每顆處理器可以執(zhí)行一個行程或一個線程，但是一顆具有多線程能力的處理器并不表示它可以同時執(zhí)行多個線程，實際上在同一時光內(nèi)一顆具多線程功效的處理器也依舊是執(zhí)行一個線程而已，只是多線程處理器的內(nèi)部可以將原有線程的相關信息及變量臨時擱擺，然后去執(zhí)行其它的線程，執(zhí)行完后在切換回本來執(zhí)行到一半的線程，甚至沒執(zhí)行完也可以切換回歸，且囫圇切換過程都在處理器內(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)行的方式來加速。相對于此的，一顆不具多線程能力的處理器，執(zhí)行一個線程到一半若想改執(zhí)行另一個線程，就必需將原線程、現(xiàn)線程的相關內(nèi)容與信息搬遷到快取或內(nèi)存，然后自快取及內(nèi)存引入另一個線程，因為此一搬轉(zhuǎn)頗耗時，所以多半挑選將原有的線程執(zhí)行完再引入下一個線程，如此在時光上可能還比較經(jīng)濟。然而無論一線程完整執(zhí)行后再執(zhí)行下一個線程，還是舉行線程的進出搬遷轉(zhuǎn)移，都不會比具備多線程能力的處理器來的迅速有效。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（每個核），同時光內(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、需是在同一個行程內(nèi)，所以一顆處理器（一個核）還是只能執(zhí)行一個行程，雙核處理器就能夠同時執(zhí)行兩個不同的行程（或線程），四核就可以同時不同的四個行程（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)的多線程功效就無從發(fā)揮，而這類的程序歷史較長期，相對的原生支持多線程的程序歷史較短，不過信息技術(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)年時光。產(chǎn)業(yè)實際進展可為證實真的是多核優(yōu)于、先于多線程嗎？關于此可通過產(chǎn)業(yè)實際進展做為應證，sun的ultrasparc t1處理器（研發(fā)代號：niagara）是八核四線程的設計，但接續(xù)的ultrasparc t2

9、處理器（研發(fā)代號：niagara 2）則是八核八線程的設計，所以是核多、核優(yōu)先，然后再來拉跋、提升線程的執(zhí)行。同樣的，ibm為microsoft xbox 360所設計的xenon處理器，是個三核二線程的設計，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：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：dd2）也針對ppe的部分舉行雙線程進展，如此再次表示核比線程重要，當cell僅舉行增一線程的擴展改進時，而非再增一核，即可知這僅是一次小幅的改進。“多核”、“多線程”之外 還有“多令”、“多機”最后，且讓我們談談與多核、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光內(nèi)執(zhí)行多個行程，多令則是盡可能在同時光內(nèi)執(zhí)行多個命令，學術(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