多线程——多核处理器真的在做并行处理吗？

Question

现代多核处理器真的在做并行处理吗？
例如，英特尔的核心 i7 处理器。其中一些有#of Cores: 4 和#of Threads: 8（取自英特尔的规格页面）。如果我要编写一个有多个执行线程的程序（比如 Java 或 C），它们会真的同时处理吗？我的导师说“多核处理器并非总是如此”，但没有提供太多细节。

为什么英特尔必须同时指定#of Cores 和#of Threads？线程不只是描述程序相关抽象的术语，与实际硬件的“核心”不同吗？ （“每个线程都在不同的内核上运行”）。

Answer 1

是的，现代多核处理器确实在执行适当的任务并提供并行处理，前提是软件编写得当。我亲自测试了具有可配置线程数的多线程软件，并观察了吞吐量与线程数成正比的增长，直到该数等于内核数：在四核处理器上，一个线程完成了一定数量的一项任务时间，四个线程在相同的时间内完成了四个任务，吞吐量翻了两番。除了核心数量之外，额外的线程没有进一步增加，实际上略有下降：8 个线程上的 8 个任务所花费的时间是 4 个线程上的 4 个任务完成时间的两倍多。使用四个线程并让它们分别处理两个任务会更快。

但是，这可能就是您的教授所指的，仅仅拥有多个线程并不能保证您将利用多个内核。例如，线程可能会受到对共享资源的争用的限制——例如，它们都需要访问的一块内存。他们还可能争用共享的 I/O 资源，例如磁盘访问或网络访问。在某些情况下，一次运行多个线程可能不会改善情况，实际上可能会降低总吞吐量。

最后，由于英特尔的“超线程”架构，“线程数”和“内核数”数字不同，据说它允许每个内核一次运行两个线程。根据我的经验，超线程在现实世界中并不是很有用：例如，在我上面描述的测试中，内核是超线程 Intel 内核，但是当我运行的线程数等于物理线程数时，仍然会出现峰值吞吐量核心，并在我运行与英特尔声称的线程容量相等的线程数时下降。我发现最好注意核心数，忽略英特尔的“线程数”声明。