并发编程原理分析.pdfVIP

( ) 玉溪师范学院学报 第 24 卷 2008 年第 4 期 　J o u rn a l o f Yux iN o rm a lU n ive rs ity Vo l. 24 N o. 4 Ap r. 2 00 8 　信息技术研究 　 并发编程原理分析 李 晓 飞　李 开 毅 　周 洪 运 (玉溪师范学院 物理与教育技术系 ,云南 玉溪 653 100 ) [关键词 ] 多核 ;并发编程 ;程序设计 [摘 　要 ] 多核 C PU 出现之后 ,并发编程思想受到软件业内人士的普遍关注. 从根本上看 ,并发 编程原理包含三个核心问题 :分解 、通讯和同步. 其中 ,分解实现并发编程的算法 ,通讯和同步解 决并发编程中多线程之间数据传输 、执行顺序和资源利用等方面的问题. [作者简介 ] 李晓飞 ,助教 ,主要从事计算机网络及多媒体技术的教学与运用研究. [中图分类号 ] TP 3 11 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1009 - 9506 (200 8 ) 04 - 0044 - 03 IT业界存在一个有趣的现象 ,无论处理器性能提升多少 ,软件都有办法将其迅速吞噬. 在过去的近 30 年里 , 由于 CPU 、内存和硬盘 ,特别是 CPU 厂商强力推进主流系统在运行速度方面的提升 ,而在硬件的体 系结构并未出现本质上的变革 ,所以大多数软件不需要做版本升级 ,甚至原封不动 ,就可轻松而持续地享 受处理器性能提升的 “免费大餐 ”. 但多核 CPU 出现之后 ,硬件结构进行了革新 ,软件的执行方式也发生了 很大变化 ,并发编程思想受到软件业内人士的普遍关注. 应该说 ,在酷睿 2 推出之前 , CPU 设计主要从时钟速度 、执行优化 、缓存 3 个方面来提高性能 ,而在酷 睿 2 推出之后 ,在接下来的数年里 ,新型芯片的性能提升将主要从超线程 、多核和缓存 3个方面入手. [ 1 ] 即 在今后 ,在提升 CPU 性能的传统技术手段里 ,增加缓存将硕果仅存 ,仅有它可以让现有应用全面受益. 而 随着多核 CPU 的诞生 ,在 PC机上 ,真正的并发执行已经可以实现. 因为 ,真正的并发涉及到多个处理器 , 由于系统中同时存在着多个处理器 ,那么我们就可以设法让多个线程在同一时刻同时运行在不同的处理 器上. [ 2 ] 1　并发程序设计思想 因为多核时代核心的瓶颈仍然是在软件 ,而软件开发在多核环境下的核心是多线程并发执行 ,所以, 要进行并发编程 ,除了硬件结构上的支持之外 ,操作系统也应该支持线程并发机制. 也就是说 ,对于多个处 ( ) ( ) 理器执行内核的同一部分或者不同部分 , 内核分配表 kernel tab le s 和管理结构 m anagem en t structu re s 应 ( ) ( ) [ 3 ] 该进行适当的处理 ,尽量避免死锁 deadlock 和无效操作 invalid op eration . 因此 ,并发又分为 3 个层 次 :硬件级的并发 、操作系统级的并发和应用软件级的并发. 其中 ,硬件级的并发和操作系统级的并发都是 用来支持应用软件级的并发的 ,但由于普通程序员很少能真正涉及到硬件级的并发和操作系统级的并发 , 44 李晓飞 　李开毅 　周洪运 :并发编程原理分析 所以相比较而言 ,更应该关注应用软件级的并发. 而应用软件级的并发编程原理主要又包含 3 个核心问 ( ) ( ) ( ) 题 ,分别是 :分解 D ecompo sition 、通讯 Comm un ication 和同步 Synchron ization . 现分别介绍如下 : ( ) 1