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      標(biāo)簽　>　多線程

      多線程

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      多線程（英語：multithreading），是指從軟件或者硬件上實(shí)現(xiàn)多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術(shù)。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，進(jìn)而提升整體處理性能。

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      多線程簡介

      　　多線程（英語：multithreading），是指從軟件或者硬件上實(shí)現(xiàn)多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術(shù)。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，進(jìn)而提升整體處理性能。具有這種能力的系統(tǒng)包括對稱多處理機(jī)、多核心處理器以及芯片級多處理（Chip-level multithreading）或同時多線程（Simultaneous multithreading）處理器。在一個程序中，這些獨(dú)立運(yùn)行的程序片段叫作“線程”（Thread），利用它編程的概念就叫作“多線程處理（Multithreading）”。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程（臺灣譯作“執(zhí)行緒”），進(jìn)而提升整體處理性能。

      多線程百科

      　　多線程（英語：multithreading），是指從軟件或者硬件上實(shí)現(xiàn)多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術(shù)。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，進(jìn)而提升整體處理性能。具有這種能力的系統(tǒng)包括對稱多處理機(jī)、多核心處理器以及芯片級多處理（Chip-level multithreading）或同時多線程（Simultaneous multithreading）處理器。在一個程序中，這些獨(dú)立運(yùn)行的程序片段叫作“線程”（Thread），利用它編程的概念就叫作“多線程處理（Multithreading）”。具有多線程能力的計(jì)算機(jī)因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程（臺灣譯作“執(zhí)行緒”），進(jìn)而提升整體處理性能。

      　　硬件支持

      　　多線程硬件支持的目標(biāo)，即支持快速進(jìn)行就緒態(tài)線程、執(zhí)行態(tài)線程間的切換。為達(dá)成這個目標(biāo)，需要硬件實(shí)現(xiàn)保存、恢復(fù)程序看得見的寄存器以及一些對程序執(zhí)行有影響的控制寄存器（如程序計(jì)數(shù)器PC、程序狀態(tài)寄存器SR）。從一個線程切換到另一個線程對硬件來講意味著保存當(dāng)前線程的一組寄存器的值，并恢復(fù)即將執(zhí)行線程的一組寄存器的值。

      　　新增這些功能的硬件有以下優(yōu)勢：

      　　線程切換能夠在一個 CPU 周期內(nèi)完成（有些硬件甚至沒有開銷，上個周期在運(yùn)行線程A，下個周期就已在運(yùn)行線程B）。

      　　每個線程看起來就像是獨(dú)自運(yùn)行的，即沒有與其他線程共享硬件資源。對操作系統(tǒng)來說，通常每個線程都被視做獨(dú)占一個處理器，這樣將簡化系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)（尤其是對于支持多線程的操作系統(tǒng)）。

      　　為了在各個線程間有效率的進(jìn)行切換，每個線程需要保存自己的一組寄存器集（register set）。有些硬件設(shè)計(jì)成每個處理器核心具有兩組寄存器文件，以實(shí)現(xiàn)在多個線程間快速切換。

      　　多線程有什么用？

      　　這么解釋問題吧：

      　　1。單進(jìn)程單線程：一個人在一個桌子上吃菜。

      　　2。單進(jìn)程多線程：多個人在同一個桌子上一起吃菜。

      　　3。多進(jìn)程單線程：多個人每個人在自己的桌子上吃菜。

      　　多線程的問題是多個人同時吃一道菜的時候容易發(fā)生爭搶，例如兩個人同時夾一個菜，一個人剛伸出筷子，結(jié)果伸到的時候已經(jīng)被夾走菜了。。。此時就必須等一個人夾一口之后，在還給另外一個人夾菜，也就是說資源共享就會發(fā)生沖突爭搶。

      　　1。對于 Windows 系統(tǒng)來說，【開桌子】的開銷很大，因此 Windows 鼓勵大家在一個桌子上吃菜。因此 Windows 多線程學(xué)習(xí)重點(diǎn)是要大量面對資源爭搶與同步方面的問題。

      　　2。對于 Linux 系統(tǒng)來說，【開桌子】的開銷很小，因此 Linux 鼓勵大家盡量每個人都開自己的桌子吃菜。這帶來新的問題是：坐在兩張不同的桌子上，說話不方便。因此，Linux 下的學(xué)習(xí)重點(diǎn)大家要學(xué)習(xí)進(jìn)程間通訊的方法。

      　　--

      　　補(bǔ)充：有人對這個開桌子的開銷很有興趣。我把這個問題推廣說開一下。

      　　開桌子的意思是指創(chuàng)建進(jìn)程。開銷這里主要指的是時間開銷。

      　　可以做個實(shí)驗(yàn)：創(chuàng)建一個進(jìn)程，在進(jìn)程中往內(nèi)存寫若干數(shù)據(jù)，然后讀出該數(shù)據(jù)，然后退出。此過程重復(fù) 1000 次，相當(dāng)于創(chuàng)建/銷毀進(jìn)程 1000 次。在我機(jī)器上的測試結(jié)果是：

      　　UbuntuLinux：耗時 0.8 秒

      　　Windows7：耗時 79.8 秒

      　　兩者開銷大約相差一百倍。

      　　這意味著，在 Windows 中，進(jìn)程創(chuàng)建的開銷不容忽視。換句話說就是，Windows 編程中不建議你創(chuàng)建進(jìn)程，如果你的程序架構(gòu)需要大量創(chuàng)建進(jìn)程，那么最好是切換到 Linux 系統(tǒng)。

      　　大量創(chuàng)建進(jìn)程的典型例子有兩個，一個是 gnu autotools 工具鏈，用于編譯很多開源代碼的，他們在 Windows 下編譯速度會很慢，因此軟件開發(fā)人員最好是避免使用 Windows。另一個是服務(wù)器，某些服務(wù)器框架依靠大量創(chuàng)建進(jìn)程來干活，甚至是對每個用戶請求就創(chuàng)建一個進(jìn)程，這些服務(wù)器在 Windows 下運(yùn)行的效率就會很差。這“可能”也是放眼全世界范圍，Linux 服務(wù)器遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于 Windows 服務(wù)器的原因。

      　　--

      　　再次補(bǔ)充：如果你是寫服務(wù)器端應(yīng)用的，其實(shí)在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模型下，開桌子的開銷是可以忽略不計(jì)的，因?yàn)楝F(xiàn)在一般流行的是按照 CPU 核心數(shù)量開進(jìn)程或者線程，開完之后在數(shù)量上一直保持，進(jìn)程與線程內(nèi)部使用協(xié)程或者異步通信來處理多個并發(fā)連接，因而開進(jìn)程與開線程的開銷可以忽略了。

      　　另外一種新的開銷被提上日程：核心切換開銷。

      　　現(xiàn)代的體系，一般 CPU 會有多個核心，而多個核心可以同時運(yùn)行多個不同的線程或者進(jìn)程。

      　　當(dāng)每個 CPU 核心運(yùn)行一個進(jìn)程的時候，由于每個進(jìn)程的資源都獨(dú)立，所以 CPU 核心之間切換的時候無需考慮上下文。

      　　當(dāng)每個 CPU 核心運(yùn)行一個線程的時候，由于每個線程需要共享資源，所以這些資源必須從 CPU 的一個核心被復(fù)制到另外一個核心，才能繼續(xù)運(yùn)算，這占用了額外的開銷。換句話說，在 CPU 為多核的情況下，多線程在性能上不如多進(jìn)程。

      　　因而，當(dāng)前面向多核的服務(wù)器端編程中，需要習(xí)慣多進(jìn)程而非多線程。

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      • 光立方
        光立方
        +關(guān)注
        光立方是由四千多棵光藝高科技“發(fā)光樹”組成的，在2009年10月1日天安門廣場舉行的國慶聯(lián)歡晚會上面世。這是新中國成立六十周年國慶晚會最具創(chuàng)意的三大法寶之首。
      • K60
        K60
        +關(guān)注
      • LM2596
        LM2596
        +關(guān)注
        LM2596是降壓型電源管理單片集成電路的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，能夠輸出3A的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓。
      • 光模塊
        光模塊
        +關(guān)注
        光模塊(optical module)由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分。簡單的說，光模塊的作用就是光電轉(zhuǎn)換，發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。
      • STM32單片機(jī)
        STM32單片機(jī)
        +關(guān)注
        STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核
      • 步進(jìn)驅(qū)動器
        步進(jìn)驅(qū)動器
        +關(guān)注
        步進(jìn)驅(qū)動器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。
      • Nexperia
        Nexperia
        +關(guān)注
        Nexperia是大批量生產(chǎn)基本半導(dǎo)體的領(lǐng)先專家，這些半導(dǎo)體是世界上每個電子設(shè)計(jì)都需要的組件。該公司廣泛的產(chǎn)品組合包括二極管、雙極晶體管、ESD 保護(hù)器件、MOSFET、GaN FET 以及模擬和邏輯IC。
      • CD4046
        CD4046
        +關(guān)注
        cD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點(diǎn)是電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高（約100MΩ），動態(tài)功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600μW，屬微功耗器件。本章主要介紹內(nèi)容有，CD4046的功能 cd4046鎖相環(huán)電路，CD4046無線發(fā)射，cd4046運(yùn)用，cd4046鎖相環(huán)電路圖。
      • COMSOL
        COMSOL
        +關(guān)注
        COMSOL集團(tuán)是全球多物理場建模解決方案的提倡者與領(lǐng)導(dǎo)者。憑借創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)、協(xié)作的文化、前沿的技術(shù)、出色的產(chǎn)品，這家高科技工程軟件公司正飛速發(fā)展，并有望成為行業(yè)領(lǐng)袖。其旗艦產(chǎn)品COMSOL Multiphysics 使工程師和科學(xué)家們可以通過模擬，賦予設(shè)計(jì)理念以生命。
      • 加速度傳感器
        加速度傳感器
        +關(guān)注
        加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。
      • 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
        聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
        +關(guān)注
      • 服務(wù)機(jī)器人
        服務(wù)機(jī)器人
        +關(guān)注
        服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的一個年輕成員，到目前為止尚沒有一個嚴(yán)格的定義。不同國家對服務(wù)機(jī)器人的認(rèn)識不同。
      • 四軸飛行器
        四軸飛行器
        +關(guān)注
        四軸飛行器，又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機(jī)，簡稱四軸、四旋翼。這四軸飛行器（Quadrotor）是一種多旋翼飛行器。四軸飛行器的四個螺旋槳都是電機(jī)直連的簡單機(jī)構(gòu)，十字形的布局允許飛行器通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。具體的技術(shù)細(xì)節(jié)在“基本運(yùn)動原理”中講述。
      • 基站測試
        基站測試
        +關(guān)注
        802.11ac與11基站測試（base station tests） 在基站設(shè)備安裝完畢后，對基站設(shè)備電氣性能所進(jìn)行的測量。n的區(qū)別，802.11n無線網(wǎng)卡驅(qū)動，802.11n怎么安裝。
      • TMS320F28335
        TMS320F28335
        +關(guān)注
        TMS320F28335是一款TI高性能TMS320C28x系列32位浮點(diǎn)DSP處理器
      • 靜電防護(hù)
        靜電防護(hù)
        +關(guān)注
        為防止靜電積累所引起的人身電擊、火災(zāi)和爆炸、電子器件失效和損壞，以及對生產(chǎn)的不良影響而采取的防范措施。其防范原則主要是抑制靜電的產(chǎn)生，加速靜電泄漏，進(jìn)行靜電中和等。
      • OBD
        OBD
        +關(guān)注
        OBD是英文On-Board Diagnostic的縮寫，中文翻譯為“車載診斷系統(tǒng)”。這個系統(tǒng)隨時監(jiān)控發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況和尾氣后處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有可能引起排放超標(biāo)的情況，會馬上發(fā)出警示。
      • SDK
        SDK
        +關(guān)注
        　　SDK一般指軟件開發(fā)工具包，軟件開發(fā)工具包一般都是一些軟件工程師為特定的軟件包、軟件框架、硬件平臺、操作系統(tǒng)等建立應(yīng)用軟件時的開發(fā)工具的集合。軟件開發(fā)工具廣義上指輔助開發(fā)某一類軟件的相關(guān)文檔、范例和工具的集合。
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