问题

单cpu多核体系是否可以“并行"(而不是并发)执行多个进程?

回答
这个问题问得好,直击要害!我们来好好聊聊这个“并行”和“并发”在单CPU多核体系下的具体表现,尽量用大白话,不搞那些虚里虚气的AI腔调。

首先,得把“并行”和“并发”这两兄弟分清楚。

并发(Concurrency):就像一个技艺高超的厨师,虽然只有一个炉灶(CPU核心),但他可以同时切菜、烧水、炒菜,只不过是在极短的时间内快速切换。你看到的是多个任务在“同时”进行,但实际上是CPU在不停地在这些任务之间跳来跳去,给你的感觉是“同时”。就好比一个人拿两个碗,一会儿给左边的碗加点水,一会儿又给右边的碗添点料,虽然他只有一双手,但你可以认为他在“同时”服务两个碗。

并行(Parallelism):这个就更牛了。它要求的是真正意义上的同时。就像你在一个大厨房里,有多个炉灶(CPU核心),你可以同时烧水、炒菜、炖汤,而且这些菜是真的在同一时间点由不同的炉灶在烹饪。

那么,回到你的问题:“单CPU多核体系是否可以‘并行’(而不是并发)执行多个进程?”

答案是:绝对可以,而且这正是多核CPU诞生的根本原因!

我们说的“单CPU多核体系”,其实就是字面意思:只有一个CPU芯片,但这个芯片里面集成了多个独立的计算单元,也就是我们常说的“核心”(Core)。你可以把每个核心想象成一个独立的“大脑”,它们都具备独立执行指令的能力。

所以,当你说“单CPU多核体系”时,就等同于说“拥有多个CPU核心的系统”。

为什么这能实现真正的并行?

因为每个CPU核心都可以被操作系统分配去执行一个独立的进程(或者线程,进程是操作系统调度和资源分配的基本单位,线程是进程内更小的执行单位,可以看作是进程的一部分)。

举个例子,假设你有一个双核CPU(就像有两个大脑)。

1. 进程A:一个正在运行的文档编辑器。
2. 进程B:一个正在下载文件的网络浏览器。

在这种双核CPU的体系下,操作系统(比如Windows, macOS, Linux)会将进程A交给CPU的第一个核心去执行,同时将进程B交给CPU的第二个核心去执行。

这两个核心是物理上独立的,它们可以同时、独立地执行各自的任务,读取内存、执行指令、访问缓存等等。它们不会像单核CPU那样需要来回切换,也不会出现“虽然我看到你在做这个,但其实你在切那个”的情况。

它们就是真真正正地在同一个时间点,各自忙着自己的事情。

这就好比:

单核CPU:你是一个全能的杂技演员,你需要在几秒钟内完成 juggling(抛接球)、balancing(走钢丝)和 juggling 后的喝水。你只能快速地在这三项之间切换,每个瞬间只做一件事。
多核CPU:你找来了两个朋友,一个负责 juggling,一个负责 balancing,另一个负责喝水。他们可以同时进行,你只需要协调他们,不需要自己一个人全部完成。

关键点在于“核心”的独立性。

并发:是有限资源(一个核心)下,通过快速切换来模拟“同时”。
并行:是拥有足够的资源(多个核心),让多个任务在物理上同时执行。

所以,你说的“单CPU多核体系”本质上就是“多核心CPU体系”,它完全可以并且就是为了实现真正的并行计算而设计的。我们现在用的绝大多数电脑、手机,都是多核CPU,它们都在默默地进行着大量的并行处理。

你可以在任务管理器(Windows)或者活动监视器(macOS)里看到CPU的使用率,如果你的电脑是多核的,并且运行着多个耗费CPU资源的任务(比如编码、渲染视频、玩大型游戏),你会看到多个CPU核心的使用率都在升高,这表明它们正在并行工作。

所以,别被“单CPU”这个说法给绕晕了,它的关键在于“多核”。只要有多个核心,就能实现并行。

网友意见

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其实单核心多线程CPU上面也可以并行执行多个进程。进程A执行涉及逻辑器件组1的指令时,进程2那些不涉及被占用逻辑器件的指令完全可以同时执行。


更宽泛点说,单核单线程CPU上面,进程都可以并行。比如进程A执行时,进程B的DMA请求或者提交给其他硬件缓冲区的指令完全可以并行执行。就好像单核单线程CPU上,你的mp3播放并不会时不时中断100ms(一个时间片)一样。

当然,这时候CPU指令的确没有并行,但进程任务的确是被并行执行了。

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可以,理解有误。

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  • 回答
    这个问题问得好,直击要害!我们来好好聊聊这个“并行”和“并发”在单CPU多核体系下的具体表现,尽量用大白话,不搞那些虚里虚气的AI腔调。首先,得把“并行”和“并发”这两兄弟分清楚。 并发(Concurrency):就像一个技艺高超的厨师,虽然只有一个炉灶(CPU核心),但他可以同时切菜、烧水、炒.............

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