CPU 的上下文切换实现教程 CPU上下文

admin2023-04-23【电脑应用】浏览：213

电脑多任务系统往往需要同时执行多道作业。作业数往往大于机器的CPU数，然而一颗CPU同时只能执行一项任务，为了让用户感觉这些任务正在同时进行，操作系统的设计者巧妙地利用了时间片轮转的方式，CPU给每个任务都服务一定的时间，然后把当前任务的状态保存下来，在加载下一任务的状态后，继续服务下一任务。任务的状态保存及再加载，这段过程就叫做上下文切换。时间片轮转的方式使多个任务在同一颗CPU上执行变成了可能，但同时也带来了保存现场和加载现场的直接消耗。

(Note.更精确地说,上下文切换会带来直接和间接两种因素影响程序性能的消耗.直接消耗包括:CPU寄存器需要保存和加载,系统调度器的代码需要执行,TLB实例需要重新加载,CPU的pipeline需要刷掉;间接消耗指的是多核的cache之间得共享数据,间接消耗对于程序的影响要看线程工作区操作数据的大小).

干活的其实是CPU，而不是线程

再想想原来学过的知识，之前一直以为线程多干活就快，简直是把学过的计算机原理都还给老师了。真正干活的不是线程，而是CPU。线程越多，干活不一定越快。

那么高并发的情况下什么时候适合单线程，什么时候适合多线程呢？

适合单线程的场景：单个线程的工作逻辑简单，而且速度非常快，比如从内存中读取某个值，或者从Hash表根据key获得某个value。Redis和Node.js这类程序都是单线程，适合单个线程简单快速的场景。

适合多线程的场景：单个线程的工作逻辑复杂，等待时间较长或者需要消耗大量系统运算资源，比如需要从多个远程服务获得数据并计算，或者图像处理。

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