正确的并发模式

Question

我为一个项目制作了一个OS模拟器，下一部分我必须修改模拟器，包括4个CPU，而不是前一个部分只有1个CPU，这样所有过程都可以在更快的时间内完成。

所以我必须添加并发性，但我不确定这种事情的正确设计模式是什么。我需要知道以下内容是否会让我加快速度。

CPU extends Thread

//in main

get process1
get process 2
get process 3
get process 4

cpu1.run(process1)
cpu2.run(process2)
cpu3.run(process3)
cpu4.run(process4)

我是否正确地假设因为cpus正在扩展线程，它们将同时运行以完成4个进程，或者它就像在单个CPU上运行4个进程一样？

Answer 1

主要取决于三件事：

1. 线程涉及的操作类型。他们分享变量吗？他们之间是否需要同步，还是完全独立？
2. 执行它们的环境。您插入了Java标记但是不清楚是否要让模拟器能够在多（实际）cpus上安排进程或只使用多个内核。顺便说一下，如果你打算使用更多真正的CPU，你必须避免绿色线程（wikipedia）。
3. 如果您想使用多个真实核心，您也必须关心CPU的结构。他们分享哪种缓存？等等..

您的操作系统中是否有任何模拟调度程序？

Answer 2

时间切片表示您必须在您决定启动的N个线程中划分单个CPU。没有任何并行性。

Answer 3

在您的示例中，每个CPU都能够同时运行一个进程，因此如果您只有4个进程，那么您就可以正常运行。

如果您希望程序也适用于流程多于CPU的情况，则需要更复杂的程序。在这种情况下，我建议你看一下Java并发框架。 对于最简单的解决方案，如果您要运行4个以上的进程，我将使用ExecutorService.newFixedThreadPool(4)，并使用invokeAll（）或submit（）将每个进程（作为Callable）添加到结果线程池中。

但是这并没有给你所有正在运行的进程之间的并发性（它只会在前4个进程中的一个完成时获取第5个进程）。如果您希望程序充当真正的多线程操作系统（其中更多进程可以比可用的CPU更活跃），则必须添加某种可以在其中一个可用CPU上分配进程的一部分的调度程序，然后（在第一个完成之前）让另一个进程使用相同的CPU来完成其部分工作。所以它必须允许完成部分进程，然后执行一个或多个其他进程的一部分然后让第一个做更多的工作，等等，直到所有的过程完成。 然后你的模拟器还需要一些方法来决定一个进程何时可以“暂停”（即由调度程序暂时搁置）......

Answer 4

根据问题的性质，这是一个类项目，并且您对cpu的表示相对简单。例如，只运行一系列指令，如线程类。但是，如果您正在尝试模拟真实世界的CPU和微处理器，我们需要了解更多有关cpu功能的信息：调度，事件处理和其他通常隐藏的低级方面。

但是，在简单的情况下，答案通常是肯定的。

注意，根据这些进程中的任务以及运行此代码的CPU，您可能会看到不同的行为，因为CPU和JVM实际上是如何实现线程的。但是，我认为在你的情况下它是不相关的。