Что такое многопоточность: что это за термин в программировании

Содержание

Потоки и работа с ними

Twitter LinkedIn Facebook Адрес электронной почты

Статья
01/27/2023
Чтение занимает 2 мин

Многопоточность позволяет увеличивать скорость реагирования приложения и, если приложение работает в многопроцессорной или многоядерной системе, его пропускную способность.

Процессы и потоки

Процесс — это исполнение программы. Операционная система использует процессы для разделения исполняемых приложений. Поток — это основная единица, которой операционная система выделяет время процессора. Каждый поток имеет приоритет планирования и набор структур, в которых система сохраняет контекст потока, когда выполнение потока приостановлено. Контекст потока содержит все сведения, позволяющие потоку безболезненно возобновить выполнение, в том числе набор регистров процессора и стек потока. Несколько потоков могут выполняться в контексте процесса. Все потоки процесса используют общий диапазон виртуальных адресов. Поток может исполнять любую часть программного кода, включая части, выполняемые в данный момент другим потоком.

Примечание

Платформа .NET Framework предоставляет способ изоляции приложений в процессе с помощью доменов приложений. (Домены приложений недоступны в .NET Core.) Дополнительные сведения см. в разделе Домены приложений и потоки в статье Домены приложений.

По умолчанию программа .NET запускается с одним потоком, часто называемым основным потоком. Тем не менее она может создавать дополнительные потоки для выполнения кода параллельно или одновременно с основным потоком. Эти потоки часто называются рабочими потоками.

Цели применения нескольких потоков

Используйте несколько потоков, чтобы увеличить скорость реагирования приложения и воспользоваться преимуществами многопроцессорной или многоядерной системы, чтобы увеличить пропускную способность приложения.

Представьте себе классическое приложение, в котором основной поток отвечает за элементы пользовательского интерфейса и реагирует на действия пользователя. Используйте рабочие потоки для выполнения длительных операций, которые, в противном случае будут занимать основной поток, в результате чего пользовательский интерфейс будет недоступен. Для более оперативной реакции на входящие сообщения или события также можно использовать выделенный поток связи с сетью или устройством.

Если программа выполняет операции, которые могут выполняться параллельно, можно уменьшить общее время выполнения путем выполнения этих операций в отдельных потоках и запуска программы в многопроцессорной или многоядерной системе. В такой системе использование многопоточности может увеличить пропускную способность, а также повысить скорость реагирования.

Как использовать многопоточность в .NET

Начиная с .NET Framework 4, для многопоточности рекомендуется использовать библиотеку параллельных задач (TPL) и Parallel LINQ (PLINQ). Дополнительные сведения см. в разделе Параллельное программирование.

Библиотека параллельных задач и PLINQ полагаются на потоки ThreadPool. Класс System.Threading.ThreadPool предоставляет приложения .NET с пулом рабочих потоков. Также можно использовать потоки из пула потоков. Дополнительные сведения см. в разделе Управляемый пул потоков.

Наконец, можно использовать класс System.Threading.Thread, который представляет управляемый поток. Дополнительные сведения см. в разделе Использование потоков и работа с потоками.

Несколько потоков могут требовать доступ к общему ресурсу. Чтобы сохранить ресурс в неповрежденном состоянии и избежать состояния гонки, необходимо синхронизировать доступ к нему потоков. Вы также можете координировать взаимодействие нескольких потоков. Платформа .NET предоставляет ряд типов для синхронизации доступа к общему ресурсу или координации взаимодействия потоков. Дополнительные сведения см. в разделе Обзор примитивов синхронизации.

Исключения следует обрабатывать в потоках. Необработанные исключения в потоках, как правило, приводят к завершению процесса. Дополнительные сведения см. в статье Исключения в управляемых потоках.

См. также

Объекты и функциональные возможности работы с потоками
Рекомендации по работе с потоками
Процессы и потоки
Параллельная обработка в .NET
Асинхронные шаблоны программирования в .NET

Что такое многопоточность процессора?

В компьютерной архитектуре Многопоточность — способность центрального процессора (CPU) или одного ядра в многоядерном процессоре одновременно выполнять несколько процессов или потоков, соответствующим образом поддерживаемых операционной системой.

Зачем нужна многопоточность процессора?

Принцип многопоточности примерно такой же-процессор выполняет задачу в несколько потоков, ускоряя процесс, не факт, что процессор с 4 потоками намного быстрее выполнит задачу, чем процессор с одним потоком (грузчики же на перекур ходят), но быстродействие все равно улучшается.

Что такое потоки на процессоре?

Поток (применительно к процессору), или виртуальное ядро – результат реализации вычислений, при котором одно физическое ядро способно программно разделять свою производительность и работать над несколькими последовательностями команд одновременно.

Что важнее для процессора?

Сказать однозначно, что важнее, частота или количество ядер, — невозможно. Слишком уж разные это вещи. Дело в том, что частота процессора — это количество операций в секунду. Чем выше частота, тем больше действий процессор за один проход.

Что важнее ядра или потоки?

С несколькими потоками один процесс может одновременно обрабатывать различные задачи. … Чем больше в процессоре ядер, тем больше потоков. Чем больше у вас потоков, тем выше будет производительность вашей системы.

Какой показатель не относится к основным характеристикам процессора *?

К основным характеристикам процессора не относится:тактовая частота;объем оперативной памяти;разрядность;частота системной шины. Сенсорная панель — это указательное устройство ввода.

Что такое ядра?

Клеточное ядро — центральный органоид эукариотической клетки, содержащий хромосомы. Ядро (ботаника) — внутренняя часть плодов и семян, заключённая в твёрдую оболочку. Ядро (нейрофизиология) (лат.

Как выбрать процессор Intel?

Выбор процессора в интернет-магазине Зайдите в раздел «Процессоры» на сайте продавца. Выберете производителя (Intel или AMD). Выберите сокет (1200, AM4). Выберите линейку процессоров (Core i3/i5/i7, Ryzen 5/7).

Какой i5 самый лучший?

Лучший процессор для PC. Intel Core i5-6600К

Intel Core i5-6600. Первым процессором, который мы советуем для покупки игрокам, является модель Intel Core i5-6600. …
Intel Core i5-6600К …
Intel Core i7-6700. …
Intel Core i7-6700К …
Intel Core i7-6800К

Какой процессор Intel Core i5 лучше для игр?

Максимальные настройки графики в топовых играх обеспечит Intel Core i5-8400 или i5-9600K. Первая модель имеет достаточную мощность для всех современных игр. Однако у i5-9600K выше базовая частота и есть разблокированный множитель. Если вы не собираетесь стримить, то его хватит даже на гейминг в QHD (2К) разрешении.

Что лучше Интел или Райзен?

Паритет между процессорами Ryzen 3 и Core i3, но Intel немного опережает AMD: мощность отдельного ядра у i3-8100 выше. … Оба процессора по-своему хороши, и способны раскрыть большинство видеокарт поэтому выбор склоняется в пользу Ryzen, если компьютер планируется без видеокарты.

Какой процессор AMD выбрать?

Для работы в номинальном режиме лучше всего выбрать процессор AMD Athlon X4 под платформу AMD AM4. Если нужна встроенная графика, то берите любой понравившийся по цене из серии AMD A8, либо же микропроцессор Intel Pentium Dual-Core G4600 для платформы Intel LGA1151.

Какой процессор актуален в 2020?

Лучший процессор для игр в соотношении цена/качество на 2020 год – это модель Intel Core i5-9600K, для работы которого потребуется высокочастотная память. Чип построен по 14-нм техпроцессу для LGA1151 сокета. Имеет кэш-память 9 мегабайт SmartCache. Базовая частота при этом составляет 3,7 Ггц.

Чем отличается Ryzen от Intel?

У обоих процессоров Ryzen на два ядра больше, чем у Intel. А эти два дополнительные ядра дают ещё четыре дополнительных потока. Оба процессора имеют лучшую производительность в многопоточных задачах, а также более новый 2700x работает с более высокой частотой памяти.

Где производят процессоры AMD?

Речь идет о Саксонской долине, где также сосредоточено множество подразделений крупнейших компаний, связанных с информационными технологиями. Так, в Германии, в предместье Дрездена, расположена крупнейшая фабрика по производству микропроцессоров компании AMD (Advanced Micro Device), получившая название Fab 30.

Что такое многопоточность? — Определение из Techopedia

Что означает многопоточность?

Многопоточность — это функция ЦП (центрального процессора), которая позволяет двум или более потокам инструкций выполняться независимо друг от друга при совместном использовании ресурсов одного и того же процесса . Поток — это автономная последовательность инструкций, которая может выполняться параллельно с другими потоками, являющимися частью того же корневого процесса.

Многопоточность позволяет выполнять несколько одновременных задач в рамках одного процесса. Когда специалисты по данным обучают алгоритмы машинного обучения, многопоточный подход к программированию может повысить скорость по сравнению с традиционными программами с параллельной многопроцессорной обработкой.

Несмотря на то, что операционная система (ОС) быстрее переключается между потоками для активной задачи ЦП, чем между различными процессами, многопоточность требует тщательного программирования, чтобы избежать конфликтов, вызванных условиями гонки и взаимоблокировками.

Чтобы предотвратить состояние гонки и взаимоблокировки, программисты используют блокировки, которые не позволяют нескольким потокам одновременно изменять значение одной и той же переменной.

Techopedia объясняет многопоточность

В 32- и 64-разрядных версиях Windows используется вытесняющая многопоточность, при которой доступное процессорное время распределяется. Все потоки получают равный квант времени и обслуживаются в модели на основе очереди. Во время переключения потоков контекст вытесненного потока сохраняется и перезагружается в следующем потоке в очереди. Это занимает так мало времени, что кажется, что запущенные потоки выполняются параллельно.

Как работает многопоточность?

В программировании поток поддерживает список информации, относящейся к его выполнению, включая расписание приоритетов, обработчики исключений, набор регистров ЦП и состояние стека в адресном пространстве его хост-процесса. Многопоточность может быть полезна в однопроцессорной системе, поскольку она позволяет основному потоку выполнения реагировать на действия пользователя, в то время как поддерживающие потоки выполняют длительные задачи в фоновом режиме, не требующие вмешательства пользователя.

Размышляя о том, как реализовать многопоточность, важно разделить две концепции параллельной и параллельной обработки.

Параллельная многопроцессорность означает, что система фактически обрабатывает более одного потока в данный момент времени. Параллельная обработка означает, что одновременно будет обрабатываться только один поток, но система будет повышать эффективность за счет быстрого переключения между двумя или более потоками.

Еще одна важная вещь, которую следует отметить, это то, что для практических целей компьютерные системы, настроенные для пользователей-людей, могут иметь параллельные или параллельные системы с одним и тем же конечным результатом — процесс выглядит параллельным для пользователя, потому что компьютер работает так быстро с точки зрения микросекунды.

Эволюция многоядерных систем означает, что существует больше параллелизма, что снижает потребность в эффективной параллельной обработке. Разработка более быстрых и мощных микрочипов и процессоров на этом конце расширения закона Мура важна для этого типа проектирования оборудования и разработки в целом.

Кроме того, большая часть параллельной или параллельной обработки доступна в зависимости от капризов операционной системы. Таким образом, для пользователя-человека любой параллельный или параллельный процесс или смешанные процессы воспринимаются как параллелизм в реальном времени.

Типы многопоточности

Различные типы многопоточности применяются к различным версиям операционных систем и связанным с ними элементам управления, разработанным в вычислительной технике: например, в упреждающей многопоточности переключение контекста контролируется операционной системой. Затем существует кооперативная многопоточность, в которой переключение контекста контролируется потоком. Это может привести к таким проблемам, как взаимоблокировки, если поток заблокирован в ожидании освобождения ресурса.

Многие другие типы моделей многопоточности также применимы, например, крупнозернистые, чередующиеся и одновременные многопоточные модели определяют, как потоки координируются и обрабатываются. Другие варианты многопоточности включают модели «многие ко многим», «многие к одному» и «один к одному». Некоторые модели будут использовать такие понятия, как равные временные интервалы, чтобы попытаться распределить выполнение между потоками. Тип многопоточности зависит от самой системы, ее философии и сборки, а также от того, как инженеры запланировали в ней многопоточность.

В модели активной/пассивной системы один поток остается отвечающим за пользователя, а другой поток выполняет долгосрочные задачи в фоновом режиме. Эта модель полезна для продвижения системы, которая выглядит параллельной с точки зрения пользователя, что приводит нас к важному моменту в оценке таких процессов, как микропотоки, с обеих сторон: с точки зрения инженера и точки зрения конечного пользователя.

Многопоточность и многопроцессорность

В программировании поток инструкций называется потоком, а экземпляр выполняемой компьютерной программы называется процесс . У каждого процесса есть собственное пространство памяти, где он хранит потоки и другие данные, необходимые процессу для выполнения.

В то время как многопоточность позволяет процессу создавать больше потоков для повышения скорости отклика, многопроцессорность просто добавляет больше ЦП для увеличения скорости.