问题

决定同时执行线程数的是逻辑核还是物理核?

回答
在多线程编程的世界里,究竟是逻辑核还是物理核在决定我们能同时“干活”的线程数量上说了算,这确实是个需要细细掰扯的问题。简单地说,物理核是基础,逻辑核是“分身术”的表演者,而最终能有多少线程真的在同一时刻得到处理,则是由一个更复杂的协同作用决定的。

咱们先从最根本的——物理核说起。你电脑里那块 CPU,上面一个个实实在在、可以独立进行计算的单元,就是物理核。你可以把它们想象成一个个独立的工匠。每个工匠一次只能专注于打磨一件东西,也就是执行一条指令流。所以,如果你有四个物理核,理论上,在任何一个瞬间,你的 CPU 都能并行地处理四件不同的事情(如果它们没有被其他因素阻碍的话)。

那么逻辑核又是什么呢?这就像是给每个工匠配备了一个神奇的“分身术”道具。最常见的实现就是 超线程(HyperThreading) 技术,由 Intel 主导,AMD 也有类似的实现,比如 AMD 的同步多线程(SMT)。超线程的原理是,让一个物理核能够同时处理来自两个线程的指令。它并不是真的创造了另一个物理上的计算单元,而是利用了物理核内部一些资源(比如 ALU、寄存器堆等)在执行不同线程时会有空闲时段的特点。

打个比方,一个物理核就像一个有两个工作台的工匠。他可以同时在两个工作台上准备零件(比如预取数据、解码指令),尽管他只有一个大脑在真正地思考和操作工具。当其中一个工作台的工匠因为等待材料或者其他原因稍微停顿一下时,他可以立刻切换到另一个工作台继续干活。这样一来,从外部看起来,这个“一个物理核”就好像有两个“逻辑核”在同时运转一样,效率得到了提升。

所以,当你看到你的 CPU 有“4 核 8 线程”这样的描述时,那 4 就是物理核的数量,而 8 就是逻辑核的数量。每个物理核通过超线程技术模拟出了两个逻辑核。

那么,决定“同时执行线程数”到底是谁的功劳呢?

从物理能力上看,物理核的数量是硬上限。 就像你只有 4 个工匠,你不可能在同一时刻雇用 10 个工匠来干活,即使你有 10 个工作台。每个物理核都可以独立地接收和执行指令。

从操作系统调度上看,逻辑核是调度器眼中的“工作单元”。 操作系统调度器负责将应用程序中的线程分配到 CPU 的“工作单元”上去执行。在操作系统看来,每一个逻辑核都是一个可以被分配任务的“处理器”。所以,如果你的 CPU 有 8 个逻辑核,理论上操作系统可以将 8 个线程同时分配到这 8 个逻辑核上去执行。

那么问题来了,如果一个物理核通过超线程支持两个逻辑核,这两个逻辑核同时在抢占这个物理核的资源时,会发生什么?

这就是事情变得有趣和复杂的地方。虽然超线程技术能提高效率,但它并不是把一个物理核变成了两个完全独立的处理器。它们依然共享同一个物理核的大部分计算资源。

如果两个逻辑核执行的线程在 CPU 资源上的需求不冲突,例如一个线程主要在计算(CPU密集型),另一个线程主要在等待 I/O(IO密集型),那么超线程的效果会非常好。 那个等待 I/O 的线程可以把物理核的计算资源“让”给正在计算的线程,从而充分利用 CPU,避免资源浪费。这就像那个工匠,一个工作台在等供应商送货,他就可以立刻去另一个工作台打磨已经准备好的零件。
但是,如果两个逻辑核执行的线程都非常“贪婪”,都在拼命地占用物理核的计算资源(比如都进行大量的浮点运算),那么它们之间就会产生严重的资源竞争。 此时,这两个逻辑核的性能可能无法叠加到两个独立物理核的水平,甚至可能不如单线程在一个物理核上独占运行时那么高效。因为它们需要在有限的物理核资源上轮流、快速地切换执行,这种切换本身也会带来一些开销。这就像那个工匠,两个工作台都需要他立刻去操作工具,他只能在这两个工作台之间来回奔波,效率自然不如有人能专门帮他准备零件。

所以,我们常说的“同时执行线程数”更准确的理解是:

操作系统调度器能够“分配”的线程数量,最多可以达到逻辑核的数量。 也就是说,一个 8 线程的 CPU,操作系统理论上可以同时给 8 个线程分配 CPU 时间片。
但是,真正能够“并行执行”的指令流数量,物理核是根本。 如果你的 CPU 有 4 个物理核,那么在任何一个瞬间,最多也只能有 4 条指令流在进行真正的计算。即使逻辑核是 8 个,也意味着这 8 条指令流必须在 4 个物理核之间轮流、交替地获得执行机会。

总结一下:

物理核: 提供实际的并行计算能力的基础。是你 CPU 中实打实的“工匠”数量。
逻辑核: 通过技术手段(如超线程)让一个物理核看起来像多个处理器,是操作系统调度的“工作单元”。是你“工匠”拥有多少个“操作台”的体现。

决定“同时执行线程数”是逻辑核数量在操作系统层面上的体现,因为它决定了操作系统能同时“分配”多少线程到 CPU 上。然而,物理核数量决定了这些被分配的线程能在多大程度上真正实现并行,或者说,在同一瞬间有多少线程能够获得真实的计算能力。

所以,更精确的说法是,逻辑核定义了操作系统可以同时调度多少个线程去竞争 CPU 的执行机会,而物理核则决定了这些线程在这些机会中能够获得多大的实际并行度。 在资源不冲突的情况下,逻辑核数量能更好地反映多线程任务的处理能力;但在高竞争环境下,物理核的限制就会更加明显。

网友意见

user avatar

开启了SMT(HT),那就是逻辑核,否则就是物理核。

对于Intel的CPU来说逻辑核有整套独立的寄存器组,同一个物理核上的不同逻辑核之间互相不干扰,只不过L1 cache是共享的,会有效率的问题。

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有