概念解釋
並行性和並發性是既相似又有區別的兩個概念。
並行性是指兩個或多個事件在同一時刻發生。
而並發性是指連個或多個事件在同一時間間隔內發生。在多道程序環境下,並發性是指在一段時間內宏觀上有多個程序在同時運行,但在單處理機環境下(一個處理器),每一時刻卻僅能有一道程序執行,故微觀上這些程序只能是分時地交替執行。例如,在1秒鍾時間內,0-15ms程序A運行;15-30ms程序B運行;30-45ms程序C運行;45-60ms程序D運行,因此可以說,在1秒鍾時間間隔內,宏觀上有四道程序在同時運行,但微觀上,程序A、B、C、D是分時地交替執行的。
操作系統並發程序執行的特點:
- 並發環境下,由於程序的封閉性被打破,出現了新的特點: ①程序與計算不再一一對應,一個程序副本可以有多個計算
- 並發程序之間有相互制約關系,直接制約體現為一個程序需要另一個程序的計算結果,間接制約體現為多個程序競爭某一資源,如處理機、緩沖區等。
- 並發程序在執行中是走走停停,斷續推進的
並發和並行的作用
通過並發和並行能夠使得應用程序可以充分利用多核以及GPU的計算能力,從而提高應用程序的性能,比如在以下幾個方面中:
- 使用異步I/O操作可以提高應用程序的響應性。大多數的GUI應用程序都是用單個線程來控制所有UI界面的更新。UI線程不應該被占用過長時間,不然UI界面就會失去對用戶的響應。
- 跨多線程的並行工作可以更好的利用系統的資源。具有多CPU和GPU的現代計算機,通過並行可以指數級的提高CPU計算受限的應用程序的性能。
- 同時執行多個I/O操作(如同時從多個網站上獲取信息)可以提高總體的吞吐量(throughput),等待I/O相應的操作可以用來發起新的操作,或者是處理操作返回的結果。
並行和並發區別
區別一:
並發是指一個處理器同時處理多個任務。並行是指多個處理器或者是多核的處理器同時處理多個不同的任務。並發是邏輯上的同時發生(simultaneous),而並行是物理上的同時發生。
來個比喻:並發是一個人同時吃三個饅頭,而並行是三個人同時吃三個饅頭。
區別二:
並行(parallel):指在同一時刻,有多條指令在多個處理器上同時執行。就好像兩個人各拿一把鐵杴在挖坑,一小時后,每人一個大坑。所以無論從微觀還是從宏觀來看,二者都是一起執行的。
並發(concurrency):指在同一時刻只能有一條指令執行,但多個進程指令被快速的輪換執行,使得在宏觀上具有多個進程同時執行的效果,但在微觀上並不是同時執行的,只是把時間分成若干段,使多個進程快速交替的執行。這就好像兩個人用同一把鐵杴,輪流挖坑,一小時后,兩個人各挖一個小一點的坑,要想挖兩個大一點得坑,一定會用兩個小時。
並行在多處理器系統中存在,而並發可以在單處理器和多處理器系統中都存在,並發能夠在單處理器系統中存在是因為並發是並行的假象,並行要求程序能夠同時執行多個操作,而並發只是要求程序假裝同時執行多個操作(每個小時間片執行一個操作,多個操作快速切換執行)。
區別三:
當有多個線程在操作時,如果系統只有一個CPU,則它根本不可能真正同時進行一個以上的線程,它只能把CPU運行時間划分成若干個時間段,再將時間段分配給各個線程執行,在一個時間段的線程代碼運行時,其它線程處於掛起狀態。這種方式我們稱之為並發(Concurrent)。
當系統有一個以上CPU時,則線程的操作有可能非並發。當一個CPU執行一個線程時,另一個CPU可以執行另一個線程,兩個線程互不搶占CPU資源,可以同時進行,這種方式我們稱之為並行(Parallel)。
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