单处理器系统上的并行性答案

【问题标题】：Parallelism on a single processor system单处理器系统上的并行性
【发布时间】：2015-10-04 16:38:45
【问题描述】：

我们能否在单处理器系统上应用并行概念。例如，如果我们有两个进程 A 和 B 并且它们彼此独立，它们是否可以同时得到处理（执行），如果可以，如何处理？您能否解释一下接下来的执行周期。

【问题讨论】：

是的，通过时间共享和上下文切换
嗯，不。它们不能同时执行。它们是串行执行的。可能只是语义。
我从这个问题中得到的是他误解了 B 将在 A 完成后开始。我认为 OP 正在考虑这一点。我说得对吗@Ashish
即使在多核 CPU 上，如果独立线程都需要同时访问主存或其他一些公共资源（如数据总线），也可以将它们序列化。在我使用的一种架构上，高精度时钟硬件位于慢速 I2C 总线的末端。访问它需要很长时间，并且两个发出请求的线程都非常明显地被序列化了！

标签： concurrency parallel-processing operating-system computer-architecture

【解决方案1】：

如果只有一个处理器，它们就不能同时运行。如果您有一个多线程或多进程环境，它将对每个进程和/或线程进行时间切片。在任何给定时间只有一个会运行，并且每个 context switch 都有开销。

“上下文切换”的确切含义在使用中差异很大，通常是指“线程切换或进程切换”或“仅进程切换”，其中任何一种都可以称为“任务切换”。更精细地，可以区分线程切换（给定进程内的两个线程之间的切换）、进程切换（两个进程之间的切换）、模式切换（域交叉：给定线程内的用户模式和内核模式之间的切换）、寄存器切换、堆栈帧切换和地址空间切换（内存映射切换：将虚拟内存更改为物理内存映射）。上下文切换的计算成本根据它所需要的具体内容而有很大差异，从对轻量级用户进程的子例程调用稍多一点到非常昂贵，尽管通常远低于保存或恢复进程映像的成本。

在一个有趣的历史记录中，在 Windows 流行之前，甚至有用于 MS-DOS 的多线程库。同一时代的许多大型机和小型机也采用了该技术。

【讨论】：

值得补充的是，时间片实际上可能很长——可能是 60 毫秒，具体取决于操作系统。这足够短，以至于对人类来说似乎是同时执行的，但在现代计算机上却是很长的时间。
所以当我们有一个分叉的进程时，它会产生它的子进程，理论上说它的子进程（产生的进程）是同时执行的，那么在单处理器环境中如何工作呢？假设 S1 和 S2 是从进程 S 产生的，那么理论上 S1 和 S2 同时执行并说它们加入以启动进程 S3。那么这里如何同时执行 S1 和 S2 呢？我希望现在很清楚。请参考链接作为更清晰的示例 [链接] (nob.cs.ucdavis.edu/classes/ecs251-2000-01/sync-1.gif)。谢谢
如果有一个 CPU，每个进程都会被时间分片到那个物理 CPU 上。这些过程轮流进行。

【解决方案2】：

具有类似并行性的概念称为单处理器多任务处理。我们必须明白，当我们有一个核心时，这意味着无论系统中有多少进程（任务），一次只能执行一个。

但是如果一个进程有线程，那么所有的线程都会被一一分配给cpu，用户会觉得进程的所有线程都在运行。

【讨论】：

But if a process have threads, all the threads will be assigned to cpu one by one 对于具有多个进程但只有一个 CPU，或者具有 N 个进程和 M 个 CPU 且 N > M 的系统也是如此（现在您的计算机上可能就是这种情况）。
@Eric 我的意思是，当我们有一个核心时，在 1 个时间单位内只会执行一个任务，但是如果核心数 > 1，那么可以在 1 中执行的任务数时间单位将等于核心数。
我不是不同意你的观点，只是补充一些信息。

【解决方案3】：

cpu是要在进程之间切换的，在OS中称为上下文切换。上下文切换有不同的方法，例如：循环，优先队列以上方法将决定哪个进程将使用cpu。但是cpu不能同时被两个进程使用。预先 OS 任务调度程序负责将进程分配给 cpu。

【讨论】：