Wielowątkowość a wieloprocesowość – różnica między nimi
Nathaniela Brooksa
Kluczowa różnica między wielowątkowością a wieloprocesorowością
- System wieloprocesowy ma więcej niż dwa procesory, podczas gdy wielowątkowość to technika wykonywania programu, która pozwala pojedynczemu procesowi mieć wiele segmentów kodu
- Wieloprocesowość poprawia niezawodność systemu, natomiast w procesie wielowątkowym każdy wątek przebiega równolegle do siebie.
- Wieloprocesowość pomaga zwiększyć moc obliczeniową, podczas gdy wielowątkowość pomaga tworzyć wątki obliczeniowe pojedynczego procesu
- W przypadku wieloprocesorowości utworzenie procesu jest powolne i zależy od zasobów, podczas gdy w przypadku wieloprogramowania utworzenie wątku jest ekonomiczne pod względem czasu i zasobów.
- Wielowątkowość pozwala uniknąć wytrawiania, podczas gdy wieloprocesowość polega na wybieraniu obiektów w pamięci w celu wysłania ich do innych procesów.
- System wieloprocesowy zajmuje mniej czasu, podczas gdy przetwarzanie zadań zajmuje umiarkowaną ilość czasu.
Co to jest przetwarzanie wieloprocesowe?
System wieloprocesorowy ma więcej niż dwa procesory. Procesory są dodawane do systemu, co pomaga zwiększyć prędkość obliczeniową systemu. Każdy procesor ma swój własny zestaw rejestrów i pamięć główną.
Jednakże, ponieważ każdy procesor jest oddzielny, może się zdarzyć, że jeden procesor nie będzie miał nic do przetworzenia. Jeden procesor może być bezczynny, a drugi może być przeciążony określonymi procesami. W takim przypadku proces i zasoby są dynamicznie współdzielone między procesorami.
Co to jest wielowątkowość?
Wielowątkowość to technika wykonywania programu, która pozwala pojedynczemu procesowi mieć wiele segmentów kodu (takich jak wątki). Działa również równolegle w „kontekście” tego procesu. Aplikacje wielowątkowe to aplikacje, które mają dwa lub więcej wątków działających jednocześnie. Dlatego nazywa się to również współbieżnością.
Charakterystyka przetwarzania wieloprocesowego
Oto podstawowe cechy przetwarzania wieloprocesowego:
- Przetwarzanie wieloprocesorowe klasyfikuje się ze względu na sposób organizacji pamięci.
- Wieloprocesowość poprawia niezawodność systemu
- Przetwarzanie wieloprocesowe może poprawić wydajność poprzez rozbicie programu na równoległe zadania wykonywalne.
Charakterystyka wielowątkowości
Oto ważne aspekty wielowątkowości:
- W procesie wielowątkowym każdy wątek przebiega równolegle do siebie.
- Wątki nie pozwalają na oddzielenie obszaru pamięci. Dlatego oszczędza pamięć i zapewnia lepszą wydajność aplikacji
Różnica między wieloprocesorowością a wielowątkowością
Oto ważne różnice między wielowątkowością a wieloprocesorowością
| Parametr | Wieloprocesowe | Wielowątkowość |
|---|---|---|
| Basic | Przetwarzanie wieloprocesorowe pomaga zwiększyć moc obliczeniową. | Wielowątkowość pomaga tworzyć wątki obliczeniowe pojedynczego procesu w celu zwiększenia mocy obliczeniowej. |
| Egzekucja | Umożliwia jednoczesne wykonywanie wielu procesów. | Wiele wątków jednego procesu jest wykonywanych jednocześnie. |
| Przełączanie procesora | W przypadku przetwarzania wieloprocesorowego procesor musi przełączać się między wieloma programami, aby sprawiać wrażenie, że wiele programów działa równocześnie. | W przypadku wielowątkowości procesor musi przełączać się między wieloma wątkami, aby sprawiać wrażenie, że wszystkie wątki działają jednocześnie. |
| Tworzenie | Tworzenie procesu jest powolne i zależne od zasobów. | Utworzenie wątku jest oszczędne pod względem czasu i zasobów. |
| Klasyfikacja | Przetwarzanie wieloprocesowe może być symetryczne lub asymetryczne. | Wielowątkowość nie jest klasyfikowana. |
| Pamięć | Przetwarzanie wieloprocesowe przydziela oddzielną pamięć i zasoby dla każdego procesu lub programu. | Wątki wielowątkowe należące do tego samego procesu korzystają z tej samej pamięci i zasobów, co proces. |
| Marynowanie obiektów | Wielowątkowość pozwala uniknąć wytrawiania. | Przetwarzanie wieloprocesowe polega na wybieraniu obiektów w pamięci w celu wysłania ich do innych procesów. |
| Program | System wieloprocesorowy umożliwia wykonywanie wielu programów i zadań. | System wielowątkowy wykonuje wiele wątków tego samego lub różnych procesów. |
| Zajęty czas | Less czas potrzebny na przetwarzanie zadania. | Przetwarzanie zadania zajmuje umiarkowaną ilość czasu. |
Zaleta przetwarzania wieloprocesowego
Oto wady/zalety przetwarzania wieloprocesowego:
- Największą zaletą systemu wieloprocesorowego jest to, że pozwala wykonać więcej pracy w krótszym czasie.
- Kod jest zazwyczaj prosty.
- Wykorzystuje wiele procesorów i rdzeni
- Pomaga uniknąć ograniczeń GIL dla CPython
- Usuń prymitywy synchronizacji, chyba że używasz pamięci współdzielonej.
- Procesy podrzędne można w większości przerwać/zabić
- Pomaga wykonać pracę w krótszym czasie.
- Tego typu systemy należy stosować, gdy do przetworzenia dużej ilości danych wymagana jest bardzo duża prędkość.
- Systemy wieloprocesorowe pozwalają zaoszczędzić pieniądze w porównaniu z systemami jednoprocesorowymi, ponieważ procesory mogą współużytkować urządzenia peryferyjne i zasilacze.
Zaleta wielowątkowości
Oto zalety/zalety wielowątkowości:
- Wątki korzystają z tej samej przestrzeni adresowej
- Wątki są lekkie i zajmują niewiele pamięci
- Koszt komunikacji pomiędzy wątkami jest niski.
- Dostęp do stanu pamięci z innego kontekstu jest łatwiejszy
- Umożliwia łatwe tworzenie responsywnych interfejsów użytkownika
- Idealna opcja do zastosowań związanych z wejściami/wyjściami
- Przełączanie między dwoma wątkami w pamięci współdzielonej i czas zakończenia zajmuje mniej czasu
- Wątki uruchamiają się szybciej niż procesy, a także szybciej przełączają zadania.
- Wszystkie wątki współdzielą pulę pamięci procesu, co jest bardzo korzystne.
- Utworzenie nowego wątku w istniejącym procesie zajmuje mniej czasu niż utworzenie nowego procesu
Wady przetwarzania wieloprocesowego
Oto wady/wady korzystania z systemu operacyjnego Multiprocessing
- IPC (komunikacja międzyprocesowa) jest dość skomplikowana i wiąże się z większymi kosztami ogólnymi
- Ma większą pojemność pamięci
Wady wielowątkowości
Oto wady/wady korzystania z systemu wielowątkowego:
- Systemu wielowątkowego nie można przerwać/zabić
- Jeżeli nie stosuje się modelu kolejki poleceń i pompy komunikatów, konieczne jest ręczne użycie synchronizacji, co staje się koniecznością
- Kod jest zwykle trudniejszy do zrozumienia i zwiększa potencjał warunków wyścigowych
