中央处理器

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，ArithmeTIc Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

一直以来有这样的疑惑，在现如今多核多线程的电脑处理器之下，一个进程中的几个线程是 怎么运行的呢？（是经系统和JVM分配少量的资源 最后轮流切换 时间调度？还是这几个线程分配到不同的核上同时运行？）

今天就这一问题查了一些资料，现整理如下：

单个CPU一个时刻只能运行一个线程？

单核CPU电脑同一时间内只能执行一个线程，首先了解一下，CPU执行的过程 ，它是把时间分成若干个小时间段，这些时间段很小的，系统中有很多进程，每个进程中又包含很多线程，在同一 时间段 内，电脑CPU只能处理一个线程（线程A），而下一个 时间段 就不一定是上一个时间段内执行的那个线程（线程A）了，可能是别的线程（线程B 吧）

CPU采用的是类似于时间片轮转的机制，也就是说同一时间一条进程提出执行请求时，其他进程只能等待它执行完毕，CPU才会处理其他请求。其他进程相当于在排队等待中。当然了，为了避免某条进程无限制时间的执行，一般会限定一个时间，超时 的话，CPU根据一定的线程调度算法来切换线程。可以看做很多线程在并发执行。其实还是在某一个时间点上只有一个线程在运行罢了。

多核的话，每个核心都是同样的原理。但是两个核心就可以通过系统分配资源，同时执行不同的进程，这个就更复杂了。

每条进程都有CPU分配的进程号的。避免混乱。

一个核心就是实实在在的一个cpu处理设备 线程的概念可以理解成电脑处理信息的通道 既一个线程一个通道 一般来说一个cpu核心处理一个通道的信息 但也不是绝对 因特尔支持超线程技术的cpu每个核心可以处理两个或多个通道的信息 这就可以形容为超线程（既多出来的通道的处理能力）但前提是软件也必须的支持超线程才行 否则单核双线程或多线程也只能有单个通道工作 从某种意义上来说cpu的能力被浪费了 所以网友一般就会说 真正的核心数（通道） 比虚拟出来的核心（通道）来个更实在。最后 线程数决定这CPU能同时处理几件事情，在没有超线程技术的情况下核心数等於线程数。

java线程调度

CPU对于各个线程的调度是随机的（分时调度），在Java程序中，JVM负责线程的调度。 线程调度是指按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权，也就是实际执行的时候是线程，因此CPU调度的最小单位是线程，而资源分配的最小单位是进程。

JVM调度的模式有两种：分时调度和抢占式调度。

分时调度 是所有线程轮流获得CPU使用权，并平均分配每个线程占用CPU的时间;

抢占式调度 是根据线程的优先级别来获取CPU的使用权。JVM的线程调度模式采用了抢占式模式。既然是抢占调度，那么我们就能通过设置优先级来“有限”的控制线程的运行顺序，注意“有限”一次。

CPU核数 跟多线程 的关系

要说多线程就离不开进程，进程和线程的区别在这里就不详细说了，只将关键的几点：

a）进程之间是 相互独立的，不共享 内存和数据，线程之间 的内存和数据是 公用的，每个线程只有自己的一组CPU指令、寄存器和堆栈，对于线程来说只有CPU里的东西是自己独享的，程序中的其他东西都是跟同一个进程里的其他线程共享的。

b）操作系统创建进程时要分配好多外部资源，所以开销大。（这个跟操作系统有关，有人做过实验，window创建进程的开销大，Linux创建进程的开销就很小。）

再来说一下CPU，过去单CPU时代，最先是单任务阶段 在一个时间点 只能执行单一程序。之后发展到多任务阶段，计算机能在同一时间点并行执行多任务或多进程。虽然并不是真正意义上的“同一时间点”，而是多个任务或进程共享一个CPU，并交由操作系统来完成多任务间对CPU的运行切换，以使得每个任务都有机会获得一定的时间片运行。而现在多核CPU的情况下，同一时间点可以执行多个任务（并行），具体到这个任务在CPU哪个核上运行，这个就跟操作系统和CPU本身的设计相关了。

我们假设一个极端的情况：在一台单核计算机上只运行2个程序，一个是我们的程序A，另一个是操作系统的程序B，每个程序是一个进程。单核CPU的时候，A和B在CPU上交替运行，具体的分配方式由操作系统来判断，我这里猜测应该跟A和B的线程数有关，因为线程是CPU级别的，如果A有5个线程，B也有5个线程，那么CPU分配给A和B的时间应该是1：1的；如果A增加到15个线程，CPU分配给A和B的时间应该是3：1的比例。所以此时如果A的线程数多，那么获得的CPU执行次数就多，处理的速度也就快了。以上假设的前提是：

①A和B的优先级相同，

②A和B都是只消耗CPU资源的程序。

如果相同的情况用一个双核的计算机来处理又会是什么结果呢？假设这个双核的计算机和操作系统比较傻，把A进程分配到核1上，B进程分配到核2上，那不管A有几个线程，都是用核1来处理，那么时间肯定是一样的。不过现实中应该不会有这么傻的CPU和操作系统吧。所以赶紧还是会根据线程来进行处理，当A的线程比B多时，会占用核2来处理A的线程。

刚才说的是只消耗CPU资源的程序，但这样的程序在实际应用中基本上是没有的，总会有跟资源打交道的。比如读个文件，查个数据库，访问一个网络连接等等。这个时候多线程才真正体现出优势，在一个进程中，线程a去读文件，线程b去查数据库，线程c去访问网络，a先用一下CPU，然后去读文件，此时CPU空闲，b就用一下，然后去查数据库，相对于读文件、查数据库、访问网络来说CPU计算的时间几乎可以忽略不计，所以多线程实际上是计算机多种资源的并行运用，跟CPU有几个核心是没什么关系的。

cpu线程多有什么好处

理论上说，一个核心只能对应一条线程。而Intel的超线程技术，是利用CPU闲置的资源整合出的虚拟线程，就计算性能来说，是不及物理核心的实际线程好的。但是，却可以在一定程度上提升处理器并行处理的能力。和乱序执行一样，超线程也是一种提高处理器使用效率的方案。

就你举得例子来说。当一个核心处理A任务时，并不是整个核心都在参与工作，还有很大的闲置资源，而这些资源可以用来对B、C、D中某一个或几个进行预处理等等工作。但是，超线程技术的一大问题就是和主线程的争夺。比如虚拟线程和物理实际线程都需要调用某一缓存单元时，虚拟线程就会暂停工作；

但是，如果该单元先于物理线程被虚拟线程调用，那么，虚拟线程就会影响物理主线程的工作，反而降低了执行效率。当下新一代的超线程技术在这个问题上做了比较好的完善，所以效果还是不错的，尽管无法和物理线程相比。当下的一个双核四线程的处理器，比如I3，在并行计算上，能超过物理三核心，和入门级四核心看齐，已经很不错了。