多CPU，多核，多進程，多線程

當面臨這些問題的時候，有兩個關鍵詞沒法繞開，那就是並行和併發。

首先，要先了解幾個概念：

　　一、進程是程序的一次執行。

　　二、進程是資源分配的基本單位（調度單位）。

　　三、一個進程能夠包括多個線程。

　　四、在單CPU計算機中，有一個資源是沒法被多個程序並行使用的：CPU。

　　五、操做系統調度器：拆分CPU爲一段段時間的運行片，輪流分配給不一樣的程序。

　　六、操做系統內存管理模塊：管理物理內存、虛擬內存相關的事務。

　　因爲CPU同時刻只能執行一個進程，若是咱們不加以控制的話，一個進程可能使用CPU直到運行結束，因而出現了操做系統調度器，而進程也成爲了調度單位。

　　進程的運行不只僅須要CPU，還須要不少其餘資源，如內存啊，顯卡啊，GPS啊，磁盤啊等等，統稱爲程序的執行環境，也就是程序上下文。

　　在這裏就出現了併發的概念，調度器切換CPU給不一樣進程使用的速度很是快，因而在使用者看來程序是在同時運行，這就是併發，而實際上CPU在同一時刻只在運行一個進程。

　　CPU進程沒法同時刻共享，可是出現必定要共享CPU的需求呢？此時線程的概念就出現了。線程被包含在進程當中，進程的不一樣線程間共享CPU和程序上下文。（共享進程分配到的資源）

　　單CPU進行進程調度的時候，須要讀取上下文+執行程序+保存上下文，即進程切換。

　　若是這個CPU是單核的話，那麼在進程中的不一樣線程爲了使用CPU核心，則會進行線程切換，可是因爲共享了程序執行環境，這個線程切換比進程切換開銷少了不少。在這裏依然是併發，惟一核心同時刻只能執行一個線程。

　　若是這個CPU是多核的話，那麼進程中的不一樣線程可使用不一樣核心，真正的並行出現了。

　　線程是CPU調度和分配的基本單位，必定要和 進程是操做系統進行資源分配（包括cpu、內存、磁盤IO等）的最小單位 區別清楚。有句話說CPU只能看到線程，能夠這麼理解，假設我是CPU，我閉着眼，操做系統調度器將一個進程分配給我以後，我拿到進程睜開眼，我看到的是什麼？我看到的是進程中的不少線程，那麼我如今能調度和分配的是什麼？進程？不行，由於我看不到其餘進程，何來調度分配，只能調度我看到的那些線程，若是我是4核的話，把線程ABCD分配到核心1234，其餘的線程依然要等待分配，至於等待多久，如何分配，暫不在本文討論範圍。因而線程是CPU調度和分配的基本單位。

　　最後說一下操做系統內存管理模塊這裏作的事：在這以前，程序員須要爲每一個程序安排運行的空間，這裏的空間指的是內存的物理地址，可是這麼的問題就是，每一個程序都要協商如何使用同一內存的不一樣空間，並且程序員還要關心底層內存分配問題。解決辦法就是，提出進程的概念，每一個進程用同樣的虛擬地址空間，CPU上增長了MMU模塊負責轉換虛擬地址和物理地址，虛擬地址通過操做系統和MMU以後，虛擬地址會映射到不一樣的物理地址，不一樣的進程就能得到各自獨立的物理內存空間。

　　另外在有的操做系統裏，進程不是調度單位，線程是最基本的調度單位，調度器只調度線程，不調度進程，如VxWorks。

　　總結：

　　一、單CPU中進程只能是併發，多CPU計算機中進程能夠並行。

　　二、單CPU單核中線程只能併發，單CPU多核中線程能夠並行。

　　三、不管是併發仍是並行，使用者來看，看到的是多進程，多線程。