【请教】CPU多线程意义所在

fluke888

一直不是很清楚，multi-thread的作用是什么？
如果是为了在多任务的情况下充分利用CPU，这个工作OS的dispatcher不是同样可以完成，为何要在CPU上弄出multi-thread?
我想这么设计应当有道理，就是不知道道理在哪...盼教！

nimysun

我不是搞编程的，我听到的大致意思是，如果是单线程的cpu，那么当
cpu发出指令，需要到内存中存取数据，这时候cpu必须等内存的数据取回来，然后才能操作其他指令，否则cpu会处于一直等待的状态，
cpu处理指令的时间片一般远远小于内存存取数据的时间片，因此对cpu的资源造成严重的浪费。

这时候，就出现了多线程，一个线程在等待的话，cpu上的其他线程也可以干活。

liyaoshi

我听说是为了更小的系统开销，和多cpu利用率的问题。

也看到人家测试几个thread同时运行的情况下，比单个进程更糟糕的情景。

山野村夫

为了炒作新技术

li_hunter

2楼正解。除了以上原因外，多核多线程CPU在制造成本、功耗上相对于单核心CPU有优势，又比较顺应当前绿色环保的倡议。对于某些人来讲，可能没什么用，甚至可以认为是炒作，不过对于大型的数据中心而言，这却非常有吸引力的。

3楼提出的疑惑很有可能是由于多线程应用设计有问题，比如：多线程同时争抢互斥资源，非但每次仍然只有一个线程运行，还导致额外开销浪费在互斥处理上，这一般可以通过调整应用来解决的。

fluke888

多谢几位！

也就是说，多线程实际上并不是CPU绝对能力的增强，只是对其工作方法的优化。而且想要这种优化取得效果，必须要CPU、OS、App同时支持才行。

那支持多线程和不支持多线程的CPU，在对一个单线程的app的处理能力上，会有实际差别么？

山野村夫

这个很难比较，因为很难找到 支持多线程和不支持多线程的 对等的CPU

al0n9

多线程的CPU，就相当于多个执行单元的CPU。
这个主要是跟近代程序编译的优化有关。
比如说下面的伪程序：
a = 3 + 4;
b = 4 + 6;
c = a + b;
对于单线程的CPU来说，不管怎么优化，也只能按照程序语句的顺序一步一步的执行下来。如果我们假设CPU每执行一条语句都需要一个CPU周期（只是假设，实际中可能不止一个周期），那么三条语句就需要三个CPU周期了。
但是对于多线程的CPU来说，由于第一句和第二句之间没有什么相关性，也就是说这两条语句先执行哪一条都没有关系，都能得到正确的结果，所以，通过编译时的优化，就可以把a = 3 + 4; 和 b = 4 + 6;这两条语句放在同一个CPU周期里执行，只不过是在不同的执行单元上执行，这样一来，还是按前面的假设，每一条语句需要一个CPU周期，那么执行三条语句只需要两个CPU周期了，在第一个CPU周期当中就同时算出了a和b的值，第二个周期中算出以的值，显然执行速度更快了。

li_hunter

原帖由 fluke888 于 2009-3-21 12:48 发表
多谢几位！

也就是说，多线程实际上并不是CPU绝对能力的增强，只是对其工作方法的优化。而且想要这种优化取得效果，必须要CPU、OS、App同时支持才行。

那支持多线程和不支持多线程的CPU，在对一个单线程的 ...

不同CPU产商所设计的多线程CPU可能在原理上稍有差别，但是对于单线程应用而言，由于应用同一时刻只能占用一路CPU，显然多线程CPU的设计对于这种应用没有任何用武之地。非但没用，甚至有可能会有反作用。因为多线程CPU的各硬件线程单元可能会共享一些资源，比如片上的缓存等，为了防止多线程并发访问可能带来的数据竞争冲突，通常会引入一些互斥锁操作，这些额外开销对于多线程并发所带来的好处而言，可能并不是问题。但对于单线程应用而言，则完全成为了额外开销。另外，多线程CPU在管线设计方面可能比传统的单线程CPU有所简化（因为设想性能可以通过多线程并发而显著提升），所以，对于单线程应用而言，其运行性能可能在传统单线程CPU会更好些。要充分发挥多线程CPU的性能优势，应用必须采用高度并发的多线程设计。

fluke888

ok，基本了解了。多谢各位！