专栏首页日常撸知识单核CPU与多核CPU,进程与线程,程序并发执行?

单核CPU与多核CPU,进程与线程,程序并发执行?

一、单核CPU

单核就是CPU集成了一个运算核心,在工作期间只能执行某一个程序,处理多个程序时,只能分时处理。现在推出的CPU基本没有单核CPU了。

二、多核CPU

在一颗芯片里集成了多个CPU运算核心,相当于多个单核CPU同时工作。因此,多核处理器可以同时处理多个程序,而不用等上一个程序完成。

三、进程

进程就是操作系统中执行的一个程序,操作系统以进程为单位分配存储空间,每个进程都有自己的地址空间、数据栈以及其他用于跟踪进程执行的辅助数据,操作系统管理所有进程的执行,为它们合理的分配资源。

四、线程

一个进程还可以拥有多个并发的执行线索,简单的说就是拥有多个可以获得CPU调度的执行单元,这就是所谓的线程。由于线程在同一个进程下,它们可以共享相同的上下文,因此相对于进程而言,线程间的信息共享和通信更加容易。当然在单核CPU系统中,真正的并发是不可能的,因为在某个时刻能够获得CPU的只有唯一的一个线程。

进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是任务调度和执行的基本单位。每个进程都有独立的代码和数据空间(程序上下文),程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。

在操作系统中能同时运行多个进程(程序);而在同一个进程(程序)中有多个线程同时执行(通过CPU调度,在每个时间片中只有一个线程执行)。系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间;而对线程而言,除了CPU外,系统不会为线程分配内存(线程所使用的资源来自其所属进程的资源),线程组之间只能共享资源。没有线程的进程可以看做是单线程的,如果一个进程内有多个线程,则执行过程不是一条线的,而是多条线(线程)共同完成的;线程是进程的一部分,所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。

五、并发与并行

并发:在一个时间段内发生若干事件;

并行:在同一时刻发生若干事件;

例如使用单核CPU,多个工作任务是以并发方式运行的,因为只有一个CPU,各个任务分别占用一段时间,再切换到其他任务,等到下一次CPU使用权是再次执行未完成的任务。

使用多核CPU时,可以将任务分配到不同的核同时运行,实现并行。

六、同步与异步

同步指的是并发或并行的各个任务不是独自运行的,任务之间有一定的顺序,下一个任务需要等上一个任务的结果后才会运行;

异步是并发或并行的各个任务是相互独立的,一个任务不受另一个任务的影响;

并发指的是多进程和多线程。

不仅进程间可以并发执行,线程之间也可以并发执行。但是由于进程的创建、撤消和切换,系统的开销比较大,所以创建的进程数目不能太多,而线程的划分尺度比进程小,所以并发性比进程高,效率和吞吐量都比较高。

使用Python实现并发编程主要有3种方式:多进程、多线程、多进程+多线程。

python中多线程编程开发推荐使用threading模块;多进程编程开发推荐使用multiprocessing。

本文分享自微信公众号 - 小末快跑(Faster_Future),作者:小末快跑

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原始发表时间:2019-05-20

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