中央處理器

中央處理器主要包括運算器（算術(shù)邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計算機三大核心部件。

一直以來有這樣的疑惑，在現(xiàn)如今多核多線程的電腦處理器之下，一個進程中的幾個線程是 怎么運行的呢？（是經(jīng)系統(tǒng)和JVM分配少量的資源 最后輪流切換 時間調(diào)度？還是這幾個線程分配到不同的核上同時運行？）

今天就這一問題查了一些資料，現(xiàn)整理如下：

單個CPU一個時刻只能運行一個線程？

單核CPU電腦同一時間內(nèi)只能執(zhí)行一個線程，首先了解一下，CPU執(zhí)行的過程 ，它是把時間分成若干個小時間段，這些時間段很小的，系統(tǒng)中有很多進程，每個進程中又包含很多線程，在同一 時間段 內(nèi)，電腦CPU只能處理一個線程（線程A），而下一個 時間段 就不一定是上一個時間段內(nèi)執(zhí)行的那個線程（線程A）了，可能是別的線程（線程B 吧）

CPU采用的是類似于時間片輪轉(zhuǎn)的機制，也就是說同一時間一條進程提出執(zhí)行請求時，其他進程只能等待它執(zhí)行完畢，CPU才會處理其他請求。其他進程相當(dāng)于在排隊等待中。當(dāng)然了，為了避免某條進程無限制時間的執(zhí)行，一般會限定一個時間，超時 的話，CPU根據(jù)一定的線程調(diào)度算法來切換線程?？梢钥醋龊芏嗑€程在并發(fā)執(zhí)行。其實還是在某一個時間點上只有一個線程在運行罷了。

多核的話，每個核心都是同樣的原理。但是兩個核心就可以通過系統(tǒng)分配資源，同時執(zhí)行不同的進程，這個就更復(fù)雜了。

每條進程都有CPU分配的進程號的。避免混亂。

一個核心就是實實在在的一個cpu處理設(shè)備 線程的概念可以理解成電腦處理信息的通道 既一個線程一個通道 一般來說一個cpu核心處理一個通道的信息 但也不是絕對 因特爾支持超線程技術(shù)的cpu每個核心可以處理兩個或多個通道的信息 這就可以形容為超線程（既多出來的通道的處理能力）但前提是軟件也必須的支持超線程才行 否則單核雙線程或多線程也只能有單個通道工作 從某種意義上來說cpu的能力被浪費了 所以網(wǎng)友一般就會說 真正的核心數(shù)（通道） 比虛擬出來的核心（通道）來個更實在。最后 線程數(shù)決定這CPU能同時處理幾件事情，在沒有超線程技術(shù)的情況下核心數(shù)等於線程數(shù)。

java線程調(diào)度

CPU對于各個線程的調(diào)度是隨機的（分時調(diào)度），在Java程序中，JVM負責(zé)線程的調(diào)度。 線程調(diào)度是指按照特定的機制為多個線程分配CPU的使用權(quán)，也就是實際執(zhí)行的時候是線程，因此CPU調(diào)度的最小單位是線程，而資源分配的最小單位是進程。

JVM調(diào)度的模式有兩種：分時調(diào)度和搶占式調(diào)度。

分時調(diào)度 是所有線程輪流獲得CPU使用權(quán)，并平均分配每個線程占用CPU的時間;

搶占式調(diào)度 是根據(jù)線程的優(yōu)先級別來獲取CPU的使用權(quán)。JVM的線程調(diào)度模式采用了搶占式模式。既然是搶占調(diào)度，那么我們就能通過設(shè)置優(yōu)先級來“有限”的控制線程的運行順序，注意“有限”一次。

CPU核數(shù) 跟多線程 的關(guān)系

要說多線程就離不開進程，進程和線程的區(qū)別在這里就不詳細說了，只將關(guān)鍵的幾點：

a）進程之間是 相互獨立的，不共享 內(nèi)存和數(shù)據(jù)，線程之間 的內(nèi)存和數(shù)據(jù)是 公用的，每個線程只有自己的一組CPU指令、寄存器和堆棧，對于線程來說只有CPU里的東西是自己獨享的，程序中的其他東西都是跟同一個進程里的其他線程共享的。

b）操作系統(tǒng)創(chuàng)建進程時要分配好多外部資源，所以開銷大。（這個跟操作系統(tǒng)有關(guān)，有人做過實驗，window創(chuàng)建進程的開銷大，Linux創(chuàng)建進程的開銷就很小。）

再來說一下CPU，過去單CPU時代，最先是單任務(wù)階段 在一個時間點 只能執(zhí)行單一程序。之后發(fā)展到多任務(wù)階段，計算機能在同一時間點并行執(zhí)行多任務(wù)或多進程。雖然并不是真正意義上的“同一時間點”，而是多個任務(wù)或進程共享一個CPU，并交由操作系統(tǒng)來完成多任務(wù)間對CPU的運行切換，以使得每個任務(wù)都有機會獲得一定的時間片運行。而現(xiàn)在多核CPU的情況下，同一時間點可以執(zhí)行多個任務(wù)（并行），具體到這個任務(wù)在CPU哪個核上運行，這個就跟操作系統(tǒng)和CPU本身的設(shè)計相關(guān)了。

我們假設(shè)一個極端的情況：在一臺單核計算機上只運行2個程序，一個是我們的程序A，另一個是操作系統(tǒng)的程序B，每個程序是一個進程。單核CPU的時候，A和B在CPU上交替運行，具體的分配方式由操作系統(tǒng)來判斷，我這里猜測應(yīng)該跟A和B的線程數(shù)有關(guān)，因為線程是CPU級別的，如果A有5個線程，B也有5個線程，那么CPU分配給A和B的時間應(yīng)該是1：1的；如果A增加到15個線程，CPU分配給A和B的時間應(yīng)該是3：1的比例。所以此時如果A的線程數(shù)多，那么獲得的CPU執(zhí)行次數(shù)就多，處理的速度也就快了。以上假設(shè)的前提是：

①A和B的優(yōu)先級相同，

②A和B都是只消耗CPU資源的程序。

如果相同的情況用一個雙核的計算機來處理又會是什么結(jié)果呢？假設(shè)這個雙核的計算機和操作系統(tǒng)比較傻，把A進程分配到核1上，B進程分配到核2上，那不管A有幾個線程，都是用核1來處理，那么時間肯定是一樣的。不過現(xiàn)實中應(yīng)該不會有這么傻的CPU和操作系統(tǒng)吧。所以趕緊還是會根據(jù)線程來進行處理，當(dāng)A的線程比B多時，會占用核2來處理A的線程。

剛才說的是只消耗CPU資源的程序，但這樣的程序在實際應(yīng)用中基本上是沒有的，總會有跟資源打交道的。比如讀個文件，查個數(shù)據(jù)庫，訪問一個網(wǎng)絡(luò)連接等等。這個時候多線程才真正體現(xiàn)出優(yōu)勢，在一個進程中，線程a去讀文件，線程b去查數(shù)據(jù)庫，線程c去訪問網(wǎng)絡(luò)，a先用一下CPU，然后去讀文件，此時CPU空閑，b就用一下，然后去查數(shù)據(jù)庫，相對于讀文件、查數(shù)據(jù)庫、訪問網(wǎng)絡(luò)來說CPU計算的時間幾乎可以忽略不計，所以多線程實際上是計算機多種資源的并行運用，跟CPU有幾個核心是沒什么關(guān)系的。

cpu線程多有什么好處

理論上說，一個核心只能對應(yīng)一條線程。而Intel的超線程技術(shù)，是利用CPU閑置的資源整合出的虛擬線程，就計算性能來說，是不及物理核心的實際線程好的。但是，卻可以在一定程度上提升處理器并行處理的能力。和亂序執(zhí)行一樣，超線程也是一種提高處理器使用效率的方案。

就你舉得例子來說。當(dāng)一個核心處理A任務(wù)時，并不是整個核心都在參與工作，還有很大的閑置資源，而這些資源可以用來對B、C、D中某一個或幾個進行預(yù)處理等等工作。但是，超線程技術(shù)的一大問題就是和主線程的爭奪。比如虛擬線程和物理實際線程都需要調(diào)用某一緩存單元時，虛擬線程就會暫停工作；

但是，如果該單元先于物理線程被虛擬線程調(diào)用，那么，虛擬線程就會影響物理主線程的工作，反而降低了執(zhí)行效率。當(dāng)下新一代的超線程技術(shù)在這個問題上做了比較好的完善，所以效果還是不錯的，盡管無法和物理線程相比。當(dāng)下的一個雙核四線程的處理器，比如I3，在并行計算上，能超過物理三核心，和入門級四核心看齊，已經(jīng)很不錯了。