C++ 多线程与多处理
我是这种编程新手，需要你的观点 我必须构建一个应用程序，但我不能让它计算得足够快。我已经尝试过Intel TBB，它很容易使用，但我从未使用过其他库 在多处理器编程中，我正在阅读有关OpenMP和Boost的多线程技术，但我不知道它们的优缺点C++ 多线程与多处理,c++,multithreading,parallel-processing,multiprocessing,C++,Multithreading,Parallel Processing,Multiprocessing,我是这种编程新手，需要你的观点 我必须构建一个应用程序，但我不能让它计算得足够快。我已经尝试过Intel TBB，它很容易使用，但我从未使用过其他库 在多处理器编程中，我正在阅读有关OpenMP和Boost的多线程技术，但我不知道它们的优缺点 在C++中，多线程编程何时与多处理器编程相比是有利的，反之亦然？哪种方法最适合于繁重的计算或启动许多任务？当我们构建用它们设计的应用程序时，它们的优缺点是什么？最后，哪个库最适合使用？多线程的意思就是运行多个线程。这可以在单处理器系统或多处理器系统上完成
在C++中，多线程编程何时与多处理器编程相比是有利的，反之亦然？哪种方法最适合于繁重的计算或启动许多任务？当我们构建用它们设计的应用程序时，它们的优缺点是什么？最后，哪个库最适合使用？多线程的意思就是运行多个线程。这可以在单处理器系统或多处理器系统上完成 在单处理器系统上，当运行多个线程时，对计算机同时执行多个任务（即多任务）的实际观察是一种错觉，因为真正发生在引擎盖下的是有一个软件调度器在单CPU上执行时间切片。因此，在任何给定的时间只有一个任务发生，但调度程序在任务之间切换的速度足够快，因此您永远不会注意到有多个进程、线程等在争夺同一CPU资源 在多处理器系统上，减少了时间切片的需要。时间切片效应仍然存在，因为现代操作系统可能有数百个线程争夺两个或更多处理器，而且线程数量与可用处理内核数量之间通常不存在1对1的关系。因此，在某个时刻，一个线程必须停止，另一个线程在两个线程共享的CPU上启动。这同样由操作系统的调度程序处理。也就是说，与单处理器系统不同，多处理器系统可以同时发生两件事情
最后，这两种范式在某种意义上确实是正交的，即当您想要异步运行两个或多个任务时，就需要多线程，但由于时间切片，您不一定需要多处理器系统来完成这一点。如果您正在尝试运行多个线程，并且正在执行高度并行的任务（即，尝试求解整数），那么是的，您可以在一个问题上抛出的内核越多越好。您不一定需要线程和处理内核之间的1对1关系，但同时，您也不希望剥离太多线程，最终导致大量空闲线程，因为它们必须等待在一个可用的CPU内核上进行调度。另一方面，如果并行任务需要某些顺序组件，即一个线程将等待另一个线程的结果，然后才能继续，那么您可以使用某种类型的屏障或同步方法运行更多线程，以便需要空闲的线程不会使用CPU时间旋转，只有需要运行的线程在争夺CPU资源。回答第一个问题： 最好的方法是在代码中只使用多线程技术，直到您达到这样的程度，即使这样也不会给您带来足够的好处。假设操作系统将处理委托给多个处理器（如果它们可用） 如果您实际上正在处理一个多线程还不够的问题，即使使用多个处理器（或者如果您运行的操作系统没有使用多个处理器），那么您可能会担心如何获得更多的功能。这可能意味着通过网络将进程衍生到其他机器
我没有使用TBB，但是我使用了IPP，并且发现它是高效的和设计良好的。Boost是可移植的。我认为@Jason的优秀答案中应该添加一些要点 首先，即使在单个处理器上，多线程也不总是一种幻觉——有些操作并不涉及处理器。这些主要是I/O磁盘、网络、终端等。此类操作的基本形式是阻塞或同步，即您的程序等待操作完成，然后继续。等待时，CPU切换到另一个进程/线程 如果您在这段时间内有任何可以做的事情（例如等待用户输入时的后台计算、服务另一个请求等），您基本上有两个选择：
- 使用异步I/O：调用非阻塞I/O，为其提供回调函数，告诉它“完成后调用此函数”。调用立即返回，I/O操作在后台继续。你继续做其他的事情
- 使用多线程：每种任务都有一个专用线程。当一个等待阻塞I/O调用时，另一个继续
- 使用异步I/O时，程序逻辑的逻辑不太明显，难以遵循和调试。但是，您可以避免线程安全问题
- 对于线程，挑战在于编写程序。线程安全性故障是很难重现的严重错误。过度使用锁定实际上会导致性能下降，而不是提高性能