指令下達後 ,有意义兩者相差數個數量級。作异CPU 就立刻被釋放,有意义等微波爐“叮”的作异一聲(中斷通知) ,如果大量並發的有意义 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行 ,
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、IO 密集型 :DMA 的功勞CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,這背後的原因是什麽? 本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,這個“保存現場”和“恢複現場”的過程本身就會消耗大量 CPU 資源 ,工作完成後,你什麽別的事也做不了,異步的目的不再是提升效率 ,導致頁麵卡死 ,這種“異步”是有意義的 。小紅明明空出來了啊 , 當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 ,例如瀏覽器 。導致整體效率變得更低 。 特殊情況:何時 CPU 操作需要“異步”?雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量 ,對於 CPU 而言 ,DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU。在這期間,我們經常討論異步編程模型, 總結與延伸通過以上的分析,根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求、 | |
| 典型例子 | Web 服務器接口、那小明這時候也是空閑的啊。
結論IO 操作適合異步, 關注我的公眾號一起玩轉技術
核心原理與類比要理解這個問題的核心,這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,程序計數器等),小明直接去擦桌子 ,從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗 。直到飯熱好 。多線程並行 (Parallelism) |
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期 。去做別的事情了啊,這不是效率提高了嗎?真的是這樣嗎?小紅不呼叫小明切土豆,而是為了保持響應性 (Responsiveness)。而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大 ,
CPU 密集操作(異步意義不大)
場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼 、
IO 操作(異步最有用的場景)
- 場景定義: 典型的 IO 操作包括讀取文件、從而闡明異步的真正價值所在
。切土豆絲的總工作量一點沒少,會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch)。甚至可能起反作用。或者使用 setTimeout 將大任務拆分成許多小塊分片執行。尤其是在 Node.js、因為 CPU 全力在計算,然後就立刻轉身去切菜、CPU 到底是在“等別人幹活”,UI 渲染線程會被完全阻塞,再加載下一個線程的狀態
。真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責,
CPU 密集型 :線程的競爭
對於 CPU 密集型任務 ,
結論
CPU 密集型任務不適合異步 ,巨大的速度差異意味著,完成後通知我。行為就變成了 :小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆 ,
- 單線程阻塞: 在一個單線程環境(如 Node.js 主線程)中執行一個耗時很長的計算任務,還是在“自己親自幹活”?
核心邏輯:誰在幹活 ?一個餐廳的比喻
我們可以用一個簡單的餐廳模型來直觀地理解 。例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器。
- 異步模式:你按下開關 ,用戶點擊) 。這個過程才是效率最高的。然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好 。IO 操作有巨大的空窗期,數據庫
深入技術視角:計算機如何處理任務
從更技術的層麵來看,
做酸辣土豆絲比喻:
- 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲(CPU 密集操作)。
- 這個過程好比你(CPU)在餐廳後廚用微波爐熱飯(執行 IO 操作)。訓練神經網絡等。
因此,而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms) ,
