4

我试图了解多核系统是如何工作的，以及如何为具有多核的系统编写高效的程序。我知道这是一个非常困难的话题，但我对可能的最快解决方案非常感兴趣。

首先，我试图了解线程是如何工作的。很明显，在大多数情况下，多线程可以显着提高性能。根据this page，这就是多线程的工作方式：

在此处输入图像描述

但是为什么在N个线程之间切换比一个接一个地运行N个线程要快呢？线程如何在只有一个 CPU 的系统上工作？

接下来，多核编程有什么意义？我认为重点是在内核之间拆分线程并在它们之间拆分任务？但是我怎样才能在 4 个 CPU 的系统上平均分割 8 个线程呢？

我是否必须使用处理器关联( cpu_affinity ) 在 CPU 之间拆分线程/进程？我可以在具有 4 个 CPU 的系统上使用pthread_create创建 4 个线程以在每个 CPU 上运行每个线程吗？

超线程如何提供帮助以及它是否有帮助？我们如何将CPU 缓存编程用于多核系统？

为什么对于像 MySQL 这样的大型旧项目来说，充分利用多 CPU 系统的优势如此困难？

我对这个问题的理论以及Linux系统的实际解决方案/示例/项目/书籍/文章（使用 C）感兴趣。

我知道这是一个越来越重要的话题，我希望我不仅仅是一个感兴趣的人。

4

1 回答 1

5

切换 N 个线程和一个一个地运行 N 个线程之间的区别在于，当一个线程暂时无法进一步向前推进时会发生什么。如果你切换 N 个线程并且其中一个线程暂时无法向前推进，比如说它正在等待从磁盘读取数据，另一个线程可以向前推进。如果您完全按顺序运行它们，那么当线程等待磁盘 I/O 完成时，CPU 将被浪费。

超线程可以帮助您更充分地利用 CPU 核心执行资源。例如，如果一个线程没有进行任何浮点数学运算，那么该内核的浮点单元就被浪费了。使用超线程，另一个线程可以使用这些执行单元。

在典型的现代内核上，操作需要许多时钟周期，并且一次有许多操作正在进行。这意味着一个核心通常有许多额外的执行资源，它在任何特定时刻都无法使用。超线程允许使用更高百分比的执行资源（桶式移位器、加法器、逻辑单元、分支单元等）。通常，超线程可以将性能提高 10% 到 15%。好处并没有更大，因为线程还互相窃取执行资源，污染彼此对缓存的使用，等等。

CPU 缓存是自动使用的，您通常不需要做任何特别的事情来使用它。也许最常见的例外是处理虚假共享或缓存乒乓。

于 2012-05-13T21:06:07.257 回答