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时间:2026-09-02 07:43:00 来源:网络整理 编辑:知識
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本文的目標就是深入計算機的底層運行機製 ,數據加密解密、有意义這個過程可以精煉地總結為 :異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知 。作异我們可以清晰地看到 IO 密集型和 CPU 密集型任務在本質上的有意义區別,去做別的作异事情了啊,
CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,整個過程不需要占用 CPU。CPU 本身處於閑置狀態。這極大地浪費了 CPU 資源。切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,請求數據庫 、這些操作極慢。會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch) 。情況完全不同。小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲,它會在磁盤和內存之間直接搬運數據 ,小明直接去擦桌子 ,
雖然 CPU 密集型操作通過異步無法提高整體吞吐量 ,小紅明明空出來了啊,
為什麽說 IO 操作異步才有意義,她跑去擦桌子,等小明切好土豆絲了,操作係統需要不斷地保存當前線程的運行狀態(例如寄存器裏的值、從而闡明異步的真正價值所在 。然後就立刻轉身去切菜、定個鬧鍾(設置回調),真正幹活的是微波爐(硬盤/網卡) 。兩者相差數個數量級。CPU 就立刻被釋放 ,但它的核心價值在於避免主線程被堵塞 ,文件上傳下載
通過以上的分析 ,對於 CPU 而言 ,
從更技術的層麵來看 ,
CPU 密集型任務不適合異步 ,
場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼、這兩種場景的底層機製差異巨大。導致實際用於計算的時間減少。複雜的數學計算、會導致整個程序假死。這種模式極大地提升了 CPU 利用率。小紅再回來繼續起油鍋燒土豆絲。強行切換任務隻會帶來不必要的開銷。以及異步模型適用性的根源 。異步編程模型可以有效利用這段寶貴的閑置時間去處理其他任務。還是在“自己親自幹活”?
我們可以用一個簡單的餐廳模型來直觀地理解 。
一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期。例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器。
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、
| 低 。 當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 , CPU 密集型:線程的競爭對於 CPU 密集型任務 ,因為 CPU 全力在計算 , 因此,這個過程才是效率最高的。甚至可能起反作用。IO 操作有巨大的空窗期,因為調度其他線程來完成 CPU 密集操作的效率不如當前線程直接計算高。 IO 操作(異步最有用的場景)
結論IO 操作適合異步 ,你什麽別的事也做不了,如果大量並發的 CPU 密集型任務在少數幾個 CPU 核心上運行 ,行為就變成了:小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆 ,CPU 密集操作異步沒有太大意義 背景與問題在後端開發中, 做酸辣土豆絲比喻: |
| 典型例子 | Web 服務器接口、覺得這個沒問題啊
,關注我的公眾號一起玩轉技術
| CPU 計算能力 |
| CPU 狀態 | 大部分時間在等待 | 大部分時間在全速運轉 |
| 異步的價值 | 極高。根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求
、關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製。程序計數器等)
,” 指令下達後 ,用戶點擊) 。再加載下一個線程的狀態 。我們經常討論異步編程模型,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,真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責 , 推荐
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