如何弄懂多核CPU下的多线程？

2338 cpu 多线程操作系统

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 多核CPU下的多线程编程原来是这么回事... 0
2021-4-2 07:09:07　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报陈燕相关推荐 • 请问在多核嵌入式系统中核可以当作线程来对待吗？ 1847 • 在CCSV5中启动多线程编译 2862 • 多核和多线程技术怎么提升Android网页浏览性能？ 2193 • 请问arduino如何能实现多线程控制？ 1396 • 基于MIPS多线程处理器的SOC设计 1905 • rk3399pro的npu是否是支持多线程同时调用呢 6178 • 基于TCP/IP协议的多线程通信的基本方法 1854 • 在MCU开发中使用多线程操作一写一读是否需要保护？ 889 • MDK可以支持多线程编译吗？ 240 • labview多线程编程 3791 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 多线程编程是现代软件技术中很重要的一个环节。要弄懂多线程，这就要牵涉到多进程？当然，要了解到多进程，就要涉及到操作系统。不过大家也不要紧张，听我慢慢道来。这其中的环节其实并不复杂。（1）单CPU下的多线程在没有出现多核CPU之前，我们的计算资源是唯一的。如果系统中有多个任务要处理的话，那么就需要按照某种规则依次调度这些任务进行处理。什么规则呢？可以是一些简单的调度方法，比如说 “ 1）按照优先级调度 2）按照FIFO调度 3）按照时间片调度等等当然，除了CPU资源之外，系统中还有一些其他的资源需要共享，比如说内存、文件、端口、socket等。既然前面说到系统中的资源是有限的，那么获取这些资源的最小单元体是什么呢，其实就是进程。举个例子来说，在Linux上面每一个享有资源的个体称为task_struct，实际上和我们说的进程是一样的。我们可以看看task_struct（linux 0.11代码）都包括哪些内容， 1. struct task_struct { 2. /* these are hardcoded - don't touch / 3. long state; / -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped / 4. long counter; 5. long priority; 6. long signal; 7. struct sigaction sigaction[32]; 8. long blocked; / bitmap of masked signals / 9. / various fields / 10. int exit_code; 11. unsigned long start_code,end_code,end_data,brk,start_stack; 12. long pid,father,pgrp,session,leader; 13. unsigned short uid,euid,suid; 14. unsigned short gid,egid,sgid; 15. long alarm; 16. long utime,stime,cutime,cstime,start_time; 17. unsigned short used_math; 18. / file system info / 19. int tty; / -1 if no tty, so it must be signed / 20. unsigned short umask; 21. struct m_inode pwd; 22. struct m_inode * root; 23. struct m_inode * executable; 24. unsigned long close_on_exec; 25. struct file * filp[NR_OPEN]; 26. /* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss / 27. struct desc_struct ldt[3]; 28. / tss for this task / 29. struct tss_struct tss; 30. }; 每一个task都有自己的pid，在系统中资源的分配都是按照pid进行处理的。这也就说明，进程确实是资源分配的主体。这时候，可能有朋友会问了，既然task_struct是资源分配的主体，那为什么又出来thread？为什么系统调度的时候是按照thread调度，而不是按照进程调度呢？原因其实很简单，进程之间的数据沟通非常麻烦，因为我们之所以把这些进程分开，不正是希望它们之间不要相互影响嘛。假设是两个进程之间数据传输，那么需要如果需要对共享数据进行访问需要哪些步骤呢 “ 1）创建共享内存 2）访问共享内存->系统调用->读取数据 3）写入共享内存->系统调用->写入数据要是写个代码，大家可能就更明白了， 1. #include 2. #include 3. 4. int value = 10; 5. 6. int main(int argc, char argv[]) 7. { 8. int pid = fork(); 9. if(!pid){ 10. Value = 12; 11. return 0; 12. } 13. printf("value = %d/n", value); 14. return 1; 15. } 上面的代码是一个创建子进程的代码，我们发现打印的value数值还是10。尽管中间创建了子进程，修改了value的数值，但是我们发现打印下来的数值并没有发生改变，这就说明了不同的进程之间内存上是不共享的。那么，如果修改成thread有什么好处呢？其实最大的好处就是每个thread除了享受单独cpu调度的机会，还能共享每个进程下的所有资源。要是调度的单位是进程，那么每个进程只能干一件事情，但是进程之间是需要相互交互数据的，而进程之间的数据都需要系统调用才能应用，这在无形之中就降低了数据的处理效率。（2）多核CPU下的多线程没有出现多核之前，我们的CPU实际上是按照某种规则对线程依次进行调度的。在某一个特定的时刻，CPU执行的还是某一个特定的线程。然而，现在有了多核CPU，一切变得不一样了，因为在某一时刻很有可能确实是n个任务在n个核上运行。我们可以编写一个简单的open mp测试一下，如果还是一个核，运行的时间就应该是一样的。 1. #include 2. #define MAX_VALUE 10000000 3. 4. double _test(int value) 5. { 6. int index; 7. double result; 8. 9. result = 0.0; 10. for(index = value + 1; index < MAX_VALUE; index +=2 ) 11. result += 1.0 / index; 12. 13. return result; 14. } 15. 16. void test() 17. { 18. int index; 19. int time1; 20. int time2; 21. double value1,value2; 22. double result[2]; 23. 24. time1 = 0; 25. time2 = 0; 26. 27. value1 = 0.0; 28. time1 = GetTickCount(); 29. for(index = 1; index < MAX_VALUE; index ++) 30. value1 += 1.0 / index; 31. 32. time1 = GetTickCount() - time1; 33. 34. value2 = 0.0; 35. memset(result , 0, sizeof(double) * 2); 36. time2 = GetTickCount(); 37. 38. #pragma omp parallel for 39. for(index = 0; index < 2; index++) 40. result[index] = _test(index); 41. 42. value2 = result[0] + result[1]; 43. time2 = GetTickCount() - time2; 44. 45. printf("time1 = %d,time2 = %d/n",time1,time2); 46. return; 47. } （3）多线程编程为什么要多线程编程呢？这其中的原因很多，我们可以举例解决 1）有的是为了提高运行的速度，比如多核cpu下的多线程 2）有的是为了提高资源的利用率，比如在网络环境下下载资源时，时延常常很高，我们可以通过不同的thread从不同的地方获取资源，这样可以提高效率 3）有的为了提供更好的服务，比如说是服务器 4）其他需要多线程编程的地方等等

2021-4-2 14:40:55 评论举报张润