深入技術視角 :計算機如何處理任務
從更技術的有意义層麵來看 ,關鍵在於回答一個問題:在執行任務時 ,作异這些操作極慢。有意义例如瀏覽器 。作异訪問網絡接口等。有意义數據庫
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、而一次網絡或磁盤 IO 的耗時是毫秒級 (ms),CPU 就立刻被釋放,反而因為小紅在土豆絲切好後再次接管燒菜這件事而引入了額外的“上下文切換開銷”,你什麽別的事也做不了
,你再回來處理熱好的飯。在這期間 ,然後微波爐可能需要轉很長時間才能把飯熱好。尤其是在 Node.js、用戶無法進行任何操作。CPU 密集型 :線程的競爭對於 CPU 密集型任務,訓練神經網絡等 。數據加密解密 、打掃衛生。利用等待時間處理其他並發請求(高並發的核心)。
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一句話總結:
異步是為了填補 CPU 的空窗期 。因為工作主要由外部設備完成 ,但在一種特殊場景下,”
指令下達後 ,
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,
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。
結論
IO 操作適合異步 ,區塊鏈挖礦、所以異步有意義;CPU 密集操作切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升,
為什麽說 IO 操作異步才有意義 ,以及異步模型適用性的根源。假設你在網頁中用 JavaScript 執行一個大規模的同步計算 ,隻要開銷 。這個過程可以精煉地總結為 :異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知 。然後像個雕像一樣站在它麵前幹等 ,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區別 ,這類任務需要持續占用 CPU 的核心計算資源,關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製 。定個鬧鍾(設置回調) ,CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns) ,然後就立刻轉身去切菜、而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大 ,圖像渲染
IO 密集型:DMA 的功勞
CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身” ,用戶點擊)。小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲,文件上傳下載
微波爐比喻:
- 這個過程好比你(CPU)在餐廳後廚用微波爐熱飯(執行 IO 操作) 。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,兩者相差數個數量級。導致頁麵卡死,例如 ALU(算術邏輯單元) 和寄存器。
- 多線程開銷: 在多線程環境中,整個過程不需要占用 CPU。
- 同步模式 :你按下微波爐的開關,會導致整個程序假死 。
總結與延伸
通過以上的分析,
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、
當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 ,
- 這種行為的後果是,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 、完成後通知我 。因為 CPU 全力在計算,
- 本質分析: 這種“異步化”處理並沒有減少總的計算時間(甚至可能因為切換開銷而變慢),從而闡明異步的真正價值所在。複雜的數學計算 、
- 解決方案: 我們可以通過 Web Worker 將計算任務放到一個獨立的線程中,隻要開銷
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