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前言

已经好久没写博客了,一是忙于开发,二是没啥好写,三是懒(主要原因)

哈哈,今天看到一篇文章总结的简直是完美……忍不住了我要转载==|

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https://www.cnblogs.com/csfeng/p/8670704.html

正文

当面临这些问题的时候,有两个关键词无法绕开,那就是并行和并发。

首先,要先了解几个概念:
  1.进程是程序的一次执行。
  2.进程是资源分配的基本单位(调度单位)。
  3.一个进程可以包括多个线程。
  4.在单CPU计算机中,有一个资源是无法被多个程序并行使用的:CPU。
  5.操作系统调度器:拆分CPU为一段段时间的运行片,轮流分配给不同的程序。
  6.操作系统内存管理模块:管理物理内存、虚拟内存相关的事务。

  由于CPU同时刻只能执行一个进程,如果我们不加以控制的话,一个进程可能使用CPU直到运行结束,于是出现了操作系统调度器,而进程也成为了调度单位。

  进程的运行不仅仅需要CPU,还需要很多其他资源,如内存啊,显卡啊,GPS啊,磁盘啊等等,统称为程序的执行环境,也就是程序上下文。

  在这里就出现了并发的概念,调度器切换CPU给不同进程使用的速度非常快,于是在使用者看来程序是在同时运行,这就是并发,而实际上CPU在同一时刻只在运行一个进程。

  CPU进程无法同时刻共享,但是出现一定要共享CPU的需求呢?此时线程的概念就出现了。线程被包含在进程当中,进程的不同线程间共享CPU和程序上下文。(共享进程分配到的资源)

  单CPU进行进程调度的时候,需要读取上下文+执行程序+保存上下文,即进程切换。

  如果这个CPU是单核的话,那么在进程中的不同线程为了使用CPU核心,则会进行线程切换,但是由于共享了程序执行环境,这个线程切换比进程切换开销少了很多。在这里依然是并发,唯一核心同时刻只能执行一个线程。

  如果这个CPU是多核的话,那么进程中的不同线程可以使用不同核心,真正的并行出现了。

  线程是CPU调度和分配的基本单位,一定要和 进程是操作系统进行资源分配(包括cpu、内存、磁盘IO等)的最小单位 区别清楚。有句话说CPU只能看到线程,可以这么理解,假设我是CPU,我闭着眼,操作系统调度器将一个进程分配给我之后,我拿到进程睁开眼,我看到的是什么?我看到的是进程中的很多线程,那么我现在能调度和分配的是什么?进程?不行,因为我看不到其他进程,何来调度分配,只能调度我看到的那些线程,如果我是4核的话,把线程ABCD分配到核心1234,其他的线程依然要等待分配,至于等待多久,如何分配,暂不在本文讨论范围。于是线程是CPU调度和分配的基本单位。

  最后说一下操作系统内存管理模块这里做的事:在这之前,程序员需要为每个程序安排运行的空间,这里的空间指的是内存的物理地址,但是这么的问题就是,每个程序都要协商如何使用同一内存的不同空间,而且程序员还要关心底层内存分配问题。解决办法就是,提出进程的概念,每个进程用一样的虚拟地址空间,CPU上增加了MMU模块负责转换虚拟地址和物理地址,虚拟地址经过操作系统和MMU之后,虚拟地址会映射到不同的物理地址,不同的进程就能获得各自独立的物理内存空间。

  另外在有的操作系统里,进程不是调度单位,线程是最基本的调度单位,调度器只调度线程,不调度进程,如VxWorks。

总结:

  1. 单CPU中进程只能是并发,多CPU计算机中进程可以并行。
  2. 单CPU单核中线程只能并发,单CPU多核中线程可以并行。
  3. 无论是并发还是并行,使用者来看,看到的是多进程,多线程。

仅有一条评论

  1. 夜华:

    厉害

    2019-08-22 22:09 回复

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