多核编程 与 单核多线程编程的区别

本文是阅读周伟民的《多核计算与程序设计》书摘

1、锁竞争：

单核中，如果单个线程取得所，则获取CPU运行时间，其他等待获取锁的线程被阻塞。使用了锁，影响的只是枷锁和解锁的耗时，CPU始终运行。

多核中，若2个（更多）线程使用同一把锁，则会导致CPU饥饿。实际还是串行化执行！

2、线程分解和执行的区别：

对单核CPU，对客户端软件，采用多线程，主要是 创建多线程将一些计算放在后台执行，而不影响用户交互操作。（用户界面 & 其他计算 并行进行）提高用户的操作性能！

多核中，分别出多个线程，不再限于将用户界面操作和其他计算分离。分解多个线程使为了让计算分配到各CPU上执行。执行线程数量与CPU核数有关！如果线程数小于核数，某些CPU肯定处于空闲状态。

3、CPU核负载平衡：

单核中不考虑 负载平衡，各个线程计算量相差很大，也不会影响程序总计算时间。

多核中，必须考虑将各个线程计算量均衡到各CPU

4、任务调度策略区别：

单核中，任务调度主要考虑分时，某些任务的优先执行！常用：时间片轮转，优先级抢占！

多核中，任务调度比单核有新的需求。要考虑 不同任务的耗时，和计算均衡！不能采用简单的时间片轮转和优先级抢占。而总的调用操作系统不能掌握。需要程序员实现！

5、CPU cache存取：

CPU读取Cache时，以行为单位读取。如果2个硬件线程的两块不同内存位于同一Cache行。当2个硬件线程同时对各自的内存进行写操作，导致2个线程同时写一个cache行。冲突！！【 伪内存问题】

单核机，不存在 伪内存问题

多核机，存在伪内存问题！想办法，使不同的内存块映射到不同Cache行

6、任务优先级抢先的区别：

单核CPU中，优先级抢占很常见的任务调度策略。

多核CPU中，多个核可导致，低优先级和高优先级的任务同时运行。需要进一步改进 优先级调度策略。

7、串行计算与并行计算、分布式计算的区别

单核多线程编程中，都是串行算法。用不到并行计算，更用不到分布式计算

多核编程中，多采用 并行计算 和 分布式计算

并行计算=并行设计模式+并行算法

分布式计算复杂度 > 并行计算的复杂度 > 串行计算复杂度

并行计算：只考虑计算并行地执行，不考虑线程间的竞争导致CPU饥饿

分布式计算：相比并行计算，能更好解决CPU饥饿，使计算均衡地分配任务到各内核