单线程/内核上的并行性如何可能？答案

【问题标题】：How is parallelism on a single thread/core possible?单线程/内核上的并行性如何可能？
【发布时间】：2012-05-01 23:40:27
【问题描述】：

现代编程语言作为一等公民为其用户提供并行和并发机制。我了解并行算法是如何编程的，并且可以很好地想象多核 CPU 上的两个线程如何并行运行。

然而，这些平台中的大多数还支持在单个线程上运行并行进程。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

TLTR; : 在单个非超线程 CPU 内核上的并行性（在真正的同时执行的意义上）是不可能的。

硬件 (

您的问题与在案例 3（如果 HT 不可用/禁用）或案例 4 中运行两个软件线程有关。

在这两种情况下，进程实际上并不并行运行。由于在 CPU 级别执行的上下文切换极快，用户会产生一种同时性的印象，这往往会按顺序将物理内核（相应线程）时间分配给一个或另一个软件线程
在这两种情况下，这些例程根本不会同时执行，而是按顺序执行

分配给这 2 个例程中的每一个例程的相对优先级可以通过您赋予进程的“优先级”在不同的操作系统上设置，这将由操作系统的调度程序处理，进而分配 CPU 时间。

HTH。

要执行测试以更好地理解该主题，您可能需要在 Google 上搜索“cpu affinity”。这将让您在多核 CPU 的一个物理单核上运行一个双线程进程，并计算每个线程所花费的时间，同时修改它们的优先级等...

【讨论】：

(4) 混合了两种不同的东西。 HT 是允许在两个线程之间快速切换的硬件支持（因此，如果一个线程正在等待内存中的数据，另一个线程可以接管）。还有（5）是软件级别的“简单”线程。 4 和 5 都不是“真正的”线程，其中操作并行发生，但 (4) 变得更接近，因为某些操作（或部分操作）可能与另一个超线程并行发生。例如，一个超线程的内存获取可能会在另一个超线程运行时发生。
@adrew cooke：感谢您完善列表。我故意没有将 (5) 包含在列表中，因为它是“软件”并行性，所以你是对的（我正在修改最初的帖子）：我只列出了“硬件”并行性类型。
-1：所有现代 CPU 都在指令级提供并行性。看我的回答。
@JørgenFogh：超标量/矢量 CPU 是特殊类型的 CPU。您所说的与我的论点并不矛盾，这与“单个非超线程 CPU 内核”有关。如果您希望我可以添加“非矢量化、非超标量”:)
您在技术上是正确的。然而，多年来，所有 CPU 至少在指令级具有一定的并行性。大多数程序员并不是针对 70 年代的机器。

【解决方案2】：

是的，每个线程都有并行性，无论您使用哪种编程语言，您都可以免费获得它（尽管并行性的数量可能会有所不同）。

它叫做instruction-level parallelism。细节相当复杂，并且在不同的处理器微架构之间存在差异。

Computer Architecture: A Quantitative Approach 是一本很棒的书，其中包括关于指令级并行性的一章，书中的示例教授了如何理性地思考工程。

【讨论】：