Tại sao một luồng duy nhất trải đều trên CPU?

Tôi chỉ tò mò tại sao bộ lập lịch liên tục di chuyển một ứng dụng giữa các CPU, thay vì giữ nó trên một. Có vẻ hơi ngớ ngẩn khi có 4 lõi ở mức 25% thay vì một lõi 100%.

Nó có phải làm với nhiệt, hoặc nó hiệu quả hơn bằng cách nào đó? Các hệ điều hành khác có làm khác đi không?

Thông tin chi tiết hoặc liên kết đến các công cụ chuyên sâu sẽ tốt đẹp. (Không thể tìm thấy nhiều bản thân mình.)

Cập nhật:

Bằng cách "trải ra" tôi không có nghĩa là nó thực thi trên một số cpu cùng một lúc, nhưng được chuyển từ cái này sang cái khác vài lần mỗi giây, tạo ra hiệu ứng mà nó trông có vẻ lan rộng.

Tôi nghĩ rằng wierobđã mô tả điểm khá tốt.
Dưới đây là một bài viết cũ hơn thảo luận về processor affinitycài đặt với QX6800 lõi tứ .
(liên kết trỏ đến trang thứ hai của bài viết đó).

Nếu bạn không ép buộc quá trình mối quan hệ với cốt lõi, bạn có mất hiệu suất không?

• Trong khi lịch trình của Windows cần phải quyết định mối quan hệ như vậy để tránh đòn với bộ nhớ đệm,
  các thiết kế bộ vi xử lý riêng của mình cũng coi những việc như vậy.
• Intel QX6800 quad-core (kể từ khi tôi tham khảo nó trước đó trong câu trả lời này)
  có 8MB L3bộ nhớ cache chia sẻ trên 4 lõi của nó .

Cần lưu ý rằng mặc dù bạn có thể đã chọn chỉ chạy một quy trình đơn luồng này trên hệ thống, nhưng bản thân HĐH sẽ có một số tác vụ khác đang chạy cũng cần được lên lịch. Bộ lập lịch cân bằng tất cả hoạt động này trên nhóm bộ xử lý có sẵn (hoặc lõi).

Đi về phía trước, với kiến trúc Nehalem và NUMA ,
bộ xử lý trên nhiều ổ cắm cũng sẽ có thể giải quyết tốt hơn truy cập truy cập.
Dưới đây là hình ảnh nhanh từ trang ArsTechnica trên NUMA .

_{Nếu Nehalem và i7bạn quan tâm, tôi có thêm một số liên kết tại câu trả lời này .}

Bộ lập lịch chỉ thực hiện luồng tiếp theo đã sẵn sàng để thực thi trên lõi / CPU "miễn phí".

Bạn có thể chỉ định một quy trình cho một CPU cụ thể thông qua trình quản lý tác vụ Windows.

Có 4 lõi ở mức 25% có nghĩa là 4 luồng được thực thi đồng thời. Trong khi đó, một lõi ở x% có nghĩa là chỉ một luồng được thực thi. Vì vậy, trước đây là hiệu quả hơn trong một số trường hợp.

Nhưng trong quá trình thực thi, bộ đệm của CPU chứa đầy dữ liệu được truy cập bởi luồng. Vì vậy, nếu luồng được thực thi trên CPU khác, nó sẽ gặp nhiều lỗi bộ nhớ cache hơn, rất tốn kém, vì dữ liệu không nằm trong bộ đệm của CPU này.

Chủ đề của bạn làm gì? Nếu luồng "ngủ" trong một thời gian rất ngắn thì lõi được thực thi trước đó có thể bị chiếm giữ bởi một mối đe dọa khác và do đó, luồng của bạn được thực thi trên lõi có sẵn tiếp theo. Điều gì xảy ra nếu bạn chỉ định một lõi được sử dụng bởi quy trình của bạn (ví dụ: trình quản lý tác vụ ia)?

Không phải vậy. Một luồng chỉ có thể chạy trên một bộ xử lý. Tuy nhiên, một số quy trình có nhiều luồng, có thể được trải ra.

Lý do, tin hay không, không bao giờ xem xét nó trông như thế nào. Hệ thống cố gắng trải đều các luồng vì nó không có cách nào để biết khi nào sẽ tăng đột biến.

HĐH di chuyển luồng trên các lõi CPU (nhanh chóng, vài lần mỗi giây). Sẽ hiệu quả hơn khi chạy nó trên cùng một lõi mọi lúc. Điều này có thể được thi hành bởi mục menu ngữ cảnh "Đặt mối quan hệ" trong Trình quản lý tác vụ.

Lưu ý rằng thông thường (sử dụng tại nhà thông thường), sự khác biệt nằm trong phạm vi vài phần trăm.

"4 lõi mỗi lõi sử dụng 25%" có nghĩa là, vì Trình quản lý tác vụ cho thấy mức sử dụng trung bình, mỗi lõi được sử dụng đầy đủ một phần tư thời gian và giải phóng phần còn lại của thời gian.

Mô tả dành cho Windows, nhưng nó cũng tương tự trên các hệ điều hành khác.

Nếu bất cứ ai vẫn đọc nó, tôi cũng nhận thấy điều này và thực hiện một vài thử nghiệm để xem đó có phải là một con sán không. Hóa ra không phải vậy! Tôi tin rằng việc truyền bá một luồng trên tất cả các lõi sẽ hiệu quả hơn vì nhiều lý do:

1. Trải một luồng trên tất cả các lõi cho phép tiêu thụ điện năng thấp hơn. Hầu hết các bộ xử lý đều giảm tần số và quan trọng hơn là điện áp theo tải, vì vậy, Core 2 Quad, chẳng hạn, sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn và tạo ra ít nhiệt hơn bằng cách trải một luồng trên cả 4 lõi thay vì sử dụng một lõi (điều này sẽ dẫn đến điện áp tăng trên TẤT CẢ các lõi, vì chỉ có một bộ điều chỉnh điện áp * - điều đó không hiệu quả).
2. Nó đảm bảo rằng luồng luôn chạy ở tốc độ tối đa / không đổi. Nếu luồng đột nhiên yêu cầu nhiều sức mạnh xử lý hơn, một lõi có thể bị quá tải và sẽ có độ trễ trong quá trình thực thi. Bằng cách trải đều trên các lõi, mọi đột biến đột ngột sẽ được xử lý trơn tru mà không bị trễ và chậm trễ.

Ngoài ra, vì hai quan sát trên, tôi đã tin rằng Turbo Boost và IDA không hiệu quả. Chúng có thể hữu ích trên các hệ điều hành cũ, nhưng Linux và Windows 7 lan truyền mọi thứ trên tất cả các lõi khá hiệu quả. Vì vậy, Core 2 Quad q9100 @ 2.26 GHz sẽ gần như (luôn có ngoại lệ :-) luôn nhanh hơn Core 2 Duo X9100 @ 3.06GHz và tôi hiếm khi thấy nó sử dụng IDA (về cơ bản là tiền thân của Turbo boost, tăng tần số trên một hoặc hai lõi chỉ cho các ứng dụng luồng đơn).

• Core 2 Quad có hai miền đồng hồ nhờ có hai điểm chết vật lý, do đó hai lõi có thể chạy ở tần số đầy đủ, trong khi hai lõi có tần số thấp nhất. Tuy nhiên, tôi không biết liệu có hai bộ điều chỉnh điện áp hay không - tôi nhận thấy rằng điện áp là đồng nhất trên cả 4 lõi, do đó, chỉ có một bộ điều chỉnh cho toàn bộ gói.