程序和執行緒的區別

2021-10-10 22:07:19 字數 1730 閱讀 5318

首先來一句概括的總論:程序和執行緒都是乙個時間段的描述,是cpu工作時間段的描述。是執行中的程式指令的一種描述,這需要與程式中的**區別開來。

另外注意這裡我說的程序執行緒概念,和程式語言中的api介面對應的程序/執行緒是有差異的。

下面細說背景

cpu+ram+各種資源(比如顯示卡,光碟機,鍵盤,gps, 等等外設)構成我們的電腦,但是電腦的執行,實際就是cpu和相關暫存器以及ram之間的事情。

乙個最最基礎的事實:cpu太快,太快,太快了,暫存器僅僅能夠追的上他的腳步,ram和別的掛在各匯流排上的裝置則難以望其項背。那當多個任務要執行的時候怎麼辦呢?輪流著來?或者誰優先順序高誰來?不管怎麼樣的策略,一句話就是在cpu看來就是輪流著來。而且因為速度差異,cpu實際的執行時間和等待執行的時間是數量級的差異。比如工作1秒鐘,休息乙個月。所以多個任務,輪流著來,讓cpu不那麼無聊,給流逝的時間增加再多一點點的意義。這些任務,在外在表現上就彷彿是同時在執行。

乙個必須知道的事實:執行一段程式**,實現乙個功能的過程之前 ,當得到cpu的時候,相關的資源必須也已經就位,就是萬事俱備只欠cpu這個東風。所有這些任務都處於就緒佇列,然後由作業系統的排程演算法,選出某個任務,讓cpu來執行。然後就是pc指標指向該任務的**開始,由cpu開始取指令,然後執行。

這裡要引入乙個概念:除了cpu以外所有的執行環境,主要是暫存器的一些內容,就構成了的程序的上下文環境。程序的上下文是程序執行的環境。當這個程式執行完了,或者分配給他的cpu時間片用完了,那它就要被切換出去,等待下一次cpu的臨幸。在被切換出去做的主要工作就是儲存程式上下文,因為這個是下次他被cpu臨幸的執行環境,必須儲存。

串聯起來的事實:前面講過在cpu看來所有的任務都是乙個乙個的輪流執行的,具體的輪流方法就是:先載入程序a的上下文,然後開始執行a,儲存程序a的上下文,調入下乙個要執行的程序b的程序上下文,然後開始執行b,儲存程序b的上下文

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*****==== 重要的東西出現了*****===

程序和執行緒就是這樣的背景出來的,兩個名詞不過是對應的cpu時間段的描述,名詞就是這樣的功能。

執行緒是什麼呢?

程序的顆粒度太大,每次的執行都要進行程序上下文的切換。如果我們把程序比喻為乙個執行在電腦上的軟體,那麼乙個軟體的執行不可能是一條邏輯執行的,必定有多個分支和多個程式段,就好比要實現程式a,實際分成 a,b,c等多個塊組合而成。那麼這裡具體的執行就可能變成:

程式a得到cpu =》cpu載入上下文,開始執行程式a的a小段,然後執行a的b小段,然後再執行a的c小段,最後cpu儲存a的上下文。

這裡a,b,c的執行是共享了a程序的上下文,cpu在執行的時候僅僅切換執行緒的上下文,而沒有進行程序上下文切換的。程序的上下文切換的時間開銷是遠遠大於執行緒上下文時間的開銷。這樣就讓cpu的有效使用率得到提高。這裡的a,b,c就是執行緒,也就是說執行緒是共享了程序的上下文環境,的更為細小的cpu時間段。執行緒主要共享的是程序的位址空間。

到此全文結束,再乙個總結:

程序和執行緒都是乙個時間段的描述,是cpu工作時間段的描述,不過是顆粒大小不同。

注意這裡描述的程序執行緒概念和實際**中所說的程序執行緒是有區別的。程式語言中的定義方式僅僅是語言的實現方式,是對程序執行緒概念的物化

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