对于多线程程序，单核cpu与多核cpu是怎么工作的

缺乏、安全感 2022-04-13 08:40 365阅读 0赞

此文中的大部分资料来自于网络上，我只是觉得把有道理的整理一下，方便以后查阅。

**1.多线程在单核和多核CPU上的执行效率问题的讨论**  
a1: **多线程在单cpu中其实也是顺序执行的，不过系统可以帮你切换那个执行而已，其实并没有快（反而慢）**  
**多个cpu的话就可以在两个cpu中同时执行了..............**

a2: **单核CPU上运行的多线程程序, 同一时间只能一个线程在跑, 系统帮你切换线程而已, 系统给每个线程分配时间片来执行, 每个时间片大概10ms左右, 看起来像是同时跑, 但实际上是每个线程跑一点点就换到其它线程继续跑**

效率不会有提高的  
切换线程反倒会增加开销

a3: \#3楼说的是对的。所以一般没有必要的话，尤其在单核CPU的时候，不推荐使用多线程。  
**单核CPU时使用多线程，通常是有线程要处于等待状态。**  
**而对于普通的进度条更新类的，能够简单控制的（比如：在循环里面手动处理消息）就简单控制，一般不使用线程，这样可以提高程序的性能。并且避免掉不必要的线程同步问题。**

a4: 你试一下双核三线程，保准效率反而比双线程低！

**算法同样时，CPU占用率达到100%的最小线程数效率最高，如果是cpu占率率高的运算单核单线程，双核双线程，四核四线程是最适合的。**

**但为什么有时候线程数超过CPU内核数会更快呢？原因是这种程序的单个线程运算量不足以占满CPU一个内核（比如存在大量IO操作，IO比较慢，是程序瓶颈）。**

a5: **多线程的用处在于，做某个耗时的操作时，需要等待返回结果，这时用多线程可以提高程序并发程度。如果一个不需要任何等待并且顺序执行能够完成的任务，用多线程简直是浪费。**

[http://bbs.csdn.net/topics/320003381][http_bbs.csdn.net_topics_320003381]

**2.浅谈多核CPU、多线程与并行计算**

a1: CPU发展趋势

核心数目依旧会越来越多，依据摩尔定律，由于单个核心性能提升有着严重的瓶颈问题，普通的桌面PC有望在2017年末2018年初达到24核心（或者16核32线程），我们如何来面对这突如其来的核心数目的增加？编程也要与时俱进。笔者斗胆预测，CPU各个核心之间的片内总线将会采用4路组相连：），因为全相连太过复杂，单总线又不够给力。而且应该是非对称多核处理器，可能其中会混杂几个DSP处理器或流处理器。

a2: 线程越多越好吗？什么时候才有必要用多线程？

**线程必然不是越多越好，线程切换也是要开销的，当你增加一个线程的时候，增加的额外开销要小于该线程能够消除的阻塞时间，这才叫物有所值。**

Linux自从2.6内核开始，就会把不同的线程交给不同的核心去处理。Windows也从NT.4.0开始支持这一特性。

什么时候该使用多线程呢？这要分四种情况讨论：

**a.多核CPU——计算密集型任务。此时要尽量使用多线程，可以提高任务执行效率，例如加密解密，数据压缩解压缩（视频、音频、普通数据），否则只能使一个核心满载，而其他核心闲置。**

**b.单核CPU——计算密集型任务。此时的任务已经把CPU资源100%消耗了，就没必要也不可能使用多线程来提高计算效率了；相反，如果要做人机交互，最好还是要用多线程，避免用户没法对计算机进行操作。**

**c.单核CPU——IO密集型任务，使用多线程还是为了人机交互方便，**

**d.多核CPU——IO密集型任务，这就更不用说了，跟单核时候原因一样。**

4.程序员需要掌握的技巧/技术

(1)减少串行化的代码用以提高效率。这是废话。

(2)单一的共享数据分布化：把一个数据复制很多份，让不同线程可以同时访问。

(3)负载均衡，分为静态的和动态的两种。具体的参见有关文献。

[http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/113734.htm][http_www.linuxidc.com_Linux_2015-02_113734.htm]

**3.请问:CPU的多核和应用程序的多线程的关系是怎么样的?**  
a1: 多核儿就是系统同时可以运行多个线程，比如双核可以同时执行两个线程。单核儿只能一次执行一个线程。

a2: 试了一个ping 从192.168.0.1 到192.169.0.255的程序  
用多线程做的，发现在单核的机器上和多核的机器运行性能有两倍左右的差异。

a3: 多核对于用户,应该说对于程序员来说,是透明的,根本不用管它,当你是单核的编程就可以了,除非使用OpenMP进行编程,就用很多条条框框了,另外你上面的测试是不准确的,网络(主要是远程主机)会因为不同时候而有不同的响应速度,你应该在干净的本机同环境下进行测试.但是,对于多线程多核优于单核还是可以确定的. 总之,我们不用担心程序在单核或多核上会出现并发问题.

a4: **多核指的是CPU有多个核心，多线程是程序有多个线程在同时执行。**  
**多核也要用多线程才能发挥优势。**  
**同样，多线程要在多核上才能真正有优势。**  
**这点来说，对程序员不是透明的。程序员可以控制程序/线程在哪个CPU(核)上运行。用户也可以控制程序在哪几个核上运行。所以多核，多线程对用户和程序员都不是透明的。程序员必须了解这方面的知识。才能让程序最大限度的发挥机器的性能。**

[http://bbs.csdn.net/topics/120075600][http_bbs.csdn.net_topics_120075600]

**4.pthread**  
php手册中关于pthread有关函数: [http://php.net/manual/en/book.pthreads.php][http_php.net_manual_en_book.pthreads.php]  
pthread扩展：[http://pecl.php.net/package/pthreads][http_pecl.php.net_package_pthreads]

[http://www.baidu.com/s?wd=php%20pthread][http_www.baidu.com_s_wd_php_20pthread]  
[http://www.sogou.com/web?query=php%20pthread][http_www.sogou.com_web_query_php_20pthread]  
[http://www.sogou.com/web?query=php%20pthread][http_www.sogou.com_web_query_php_20pthread]

延伸阅读：  
[http://www.baidu.com/s?wd=多线程程序%20单核cpu%20多核cpu][http_www.baidu.com_s_wd_20_cpu_20_cpu]  
[http://www.sogou.com/web?query=多线程程序%20单核cpu%20多核cpu][http_www.sogou.com_web_query_20_cpu_20_cpu]  
[http://www.sogou.com/web?query=多线程程序%20单核cpu%20多核cpu][http_www.sogou.com_web_query_20_cpu_20_cpu]  
\[转\]浅谈多核CPU、多线程与并行计算: [http://www.cnblogs.com/lihaozy/archive/2013/03/13/2957520.html][http_www.cnblogs.com_lihaozy_archive_2013_03_13_2957520.html]  
PHP使用Pthread实现的多线程操作实例: [http://www.jb51.net/article/74849.htm][http_www.jb51.net_article_74849.htm]  
php三种实现多线程类似的方法: [http://www.jb51.net/article/74165.htm][http_www.jb51.net_article_74165.htm]

参考文献：

[https://www.cnblogs.com/caihuafeng/p/5438753.html][https_www.cnblogs.com_caihuafeng_p_5438753.html]

[http_bbs.csdn.net_topics_320003381]: http://bbs.csdn.net/topics/320003381
[http_www.linuxidc.com_Linux_2015-02_113734.htm]: http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/113734.htm
[http_bbs.csdn.net_topics_120075600]: http://bbs.csdn.net/topics/120075600
[http_php.net_manual_en_book.pthreads.php]: http://php.net/manual/en/book.pthreads.php
[http_pecl.php.net_package_pthreads]: http://pecl.php.net/package/pthreads
[http_www.baidu.com_s_wd_php_20pthread]: http://www.baidu.com/s?wd=php%20pthread
[http_www.sogou.com_web_query_php_20pthread]: http://www.sogou.com/web?query=php%20pthread
[http_www.baidu.com_s_wd_20_cpu_20_cpu]: http://www.baidu.com/s?wd=%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%A8%8B%E5%BA%8F%20%E5%8D%95%E6%A0%B8cpu%20%E5%A4%9A%E6%A0%B8cpu
[http_www.sogou.com_web_query_20_cpu_20_cpu]: http://www.sogou.com/web?query=%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%A8%8B%E5%BA%8F%20%E5%8D%95%E6%A0%B8cpu%20%E5%A4%9A%E6%A0%B8cpu
[http_www.cnblogs.com_lihaozy_archive_2013_03_13_2957520.html]: http://www.cnblogs.com/lihaozy/archive/2013/03/13/2957520.html
[http_www.jb51.net_article_74849.htm]: http://www.jb51.net/article/74849.htm
[http_www.jb51.net_article_74165.htm]: http://www.jb51.net/article/74165.htm
[https_www.cnblogs.com_caihuafeng_p_5438753.html]: https://www.cnblogs.com/caihuafeng/p/5438753.html