誤解單線程和多線程編程之間的差異

Question

我對單線程和多線程編程之間的差異存在誤解，所以我想要回答下面的問題以使一切都清楚。

假設有9個獨立的任務，我想用一個單線程程序和一個多線程程序完成它們。基本上，它會是這樣的：

單線程：

- Execute task 1 
- Execute task 2 
- Execute task 3 
- Execute task 4 
- Execute task 5 
- Execute task 6 
- Execute task 7 
- Execute task 8 
- Execute task 9 

多線程：

線程1：

- Execute task 1 
- Execute task 2 
- Execute task 3 

線程2：

- Execute task 4 
- Execute task 5 
- Execute task 6 

Thread3：

- Execute task 7 
- Execute task 8 
- Execute task 9 

據我所知，只有ONE線程在同一時間（讓CPU）來執行，一旦量子結束後，線程調度會給另一個線程提供CPU時間。

那麼，哪個程序會早些完成？它是多線程程序（邏輯上）？或者它是單線程程序（因爲多線程有很多上下文切換需要一些時間）？爲什麼？我需要一個很好的解釋:)

Answer 1

這取決於。

你有多少個cpus？你的任務涉及多少I/O？

如果您只有1個CPU，並且任務沒有阻塞I/O，那麼單線程將完成等於或快於多線程，因爲切換線程會產生開銷。

如果您有1個cpu，但任務涉及大量阻塞I/O，則可能會看到使用線程加速，假設在I/O正在進行時可以完成工作。

如果您有多個cpus，那麼您應該看到單線程上的多線程實現的加速，因爲可以並行執行多個線程。除非這些任務是I/O占主導地位，在這種情況下，限制因素是您的設備速度，而不是CPU功耗。

Answer 2

據我所知，只有一個線程將在同一時間

這將是，如果CPU只有一個核心的情況下執行。現代CPU有多個內核，可以並行運行多個線程。

運行三個線程的程序運行速度將快三倍。即使任務是獨立的，計算機中仍有一些資源必須在線程之間共享，如內存訪問。

Answer 3

嗯，這不完全是語言不可知的。一些解釋性編程語言不支持真正的線程。也就是說，執行線程可以由程序定義，但解釋器是單線程的，所以所有的執行都在CPU的一個核心上。

對於支持真正多線程的編譯語言和語言，單個CPU可以有多個內核。實際上，大多數臺式電腦現在有2個或4個內核。因此，執行真正獨立任務的多線程程序可以根據CPU中可用內核的數量快兩到四倍。

Answer 4

假設集： 單核心，沒有超線程; 任務受CPU限制; 每個任務需要3個量子時間;每個調度器分配被限制爲1個量子時間; FIFO調度程序非搶先; 所有線程同時觸發調度程序; 所有上下文切換需要相同的時間量;

• 測試1：：單的方法，單個線程（包含所有9個任務）
• 試驗2：

  過程如下圈定單一過程，三個線程（包含各3個任務）

• 試驗3：三個過程，每個單線程（包含各3個任務）
• 測試4：三個過程，每個具有三個線程（包含每一個任務）

有了上述假設，他們都在同一時間完成。這是因爲爲CPU預留了一定量的時間，上下文切換是標準化的，沒有中斷處理，並且沒有任何內容正在等待IO。

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