Warum ist ein einzelner Thread über die CPUs verteilt?

Ich bin nur neugierig, warum der Scheduler eine App ständig zwischen CPUs verschiebt, anstatt sie auf einer zu belassen. Es sieht ein bisschen albern aus, 4 Kerne bei 25% anstatt eines bei 100% zu haben.

Hat es mit Wärme zu tun oder ist es irgendwie effizienter? Tun es andere Betriebssysteme anders?

Einblicke oder Links zu vertiefenden Themen wären nett. (Konnte nicht viel selbst finden.)

Aktualisieren:

Mit "ausbreiten" meine ich nicht, dass es auf mehreren CPUs gleichzeitig ausgeführt wird, sondern es wird mehrmals pro Sekunde von einer zur anderen verschoben, wodurch der Effekt entsteht, dass es ausgebreitet aussieht.

Ich denke, wierobhat den Punkt ziemlich gut beschrieben.
Hier ist ein älterer Artikel diskutiert processor affinityEinstellungen mit einem Quad-Core QX6800 .
(Der Link verweist auf die zweite Seite dieses Artikels).

Wenn Sie keine Prozessaffinität zu einem Kern erzwingen, verlieren Sie an Leistung ?

• Während der Windows-Scheduler eine solche Affinität festlegen muss, um eine Überlastung der Caches zu vermeiden, berücksichtigt
  das Prozessordesign selbst auch solche Aspekte.
• Der Intel QX6800 Quad-Core (wie ich in dieser Antwort bereits erwähnt habe)
  verfügt über einen 8-MB- L3Cache, der auf seine 4 Kerne verteilt ist .

Es ist zu beachten, dass Sie möglicherweise nur diesen einen Single-Thread-Prozess auf dem System ausgeführt haben, während auf dem Betriebssystem selbst mehrere andere Aufgaben ausgeführt werden, die ebenfalls geplant werden müssen. Der Scheduler verteilt all diese Aktivitäten auf den verfügbaren Prozessorpool (oder die Prozessorkerne).

Mit der Nehalem- Architektur und NUMA können
Prozessoren über mehrere Sockets hinweg künftig auch Zugriffsbeschädigungen besser bewältigen.
Hier ist ein kurzes Bild von einer ArsTechnica-Seite zu NUMA .

_{Wenn Nehalem und i7Sie interessiert, habe ich noch einige Links zu dieser Antwort .}

Der Scheduler führt gerade den nächsten Thread aus, der zur Ausführung auf einem "freien" Kern / einer CPU bereit ist.

Über den Windows-Task-Manager können Sie einer bestimmten CPU einen Prozess zuordnen.

Mit 4 Kernen bei 25% werden 4 Threads gleichzeitig ausgeführt. Während ein Kern bei x% bedeutet, dass nur ein Thread ausgeführt wird. Ersteres ist also in einigen Fällen effizienter.

Während der Ausführung wird der Cache der CPU jedoch mit Daten gefüllt, auf die der Thread zugreift. Wenn der Thread also auf einer anderen CPU ausgeführt wird, kommt es zu mehr Cache-Fehlern, die teuer sind, da sich die Daten nicht im Cache dieser CPU befinden.

Was macht dein Thread? Wenn der Thread für eine sehr kurze Zeit "inaktiv" ist, ist der Kern, auf dem er zuvor ausgeführt wurde, möglicherweise von einer anderen Bedrohung besetzt, sodass Ihr Thread auf dem nächsten verfügbaren Kern ausgeführt wird. Was passiert, wenn Sie nur einen Kern angeben, der von Ihrem Prozess verwendet werden soll (z. B. einen Task-Manager)?

Es ist nicht. Ein Thread kann nur auf einem Prozessor ausgeführt werden. Einige Prozesse haben jedoch mehrere Threads, die verteilt werden können.

Die Überlegung, ob Sie es glauben oder nicht, hat nie darüber nachgedacht, wie es aussieht. Das System versucht, Fäden zu verteilen, da es nicht wissen kann, wann eine Spitze auftritt.

Das Betriebssystem migriert den Thread über CPU-Kerne (schnell, mehrmals pro Sekunde). Es ist effizienter, es die ganze Zeit auf demselben Kern auszuführen. Dies kann durch den Kontextmenüpunkt "Affinität festlegen" im Task-Manager erzwungen werden.

Beachten Sie, dass der Unterschied normalerweise (bei normaler Verwendung zu Hause) im Bereich weniger Prozent liegt.

Die Angabe "4 Kerne mit jeweils 25% Auslastung" bedeutet, wie der Task-Manager die durchschnittliche Auslastung angibt, dass jeder Kern ein Viertel der Zeit voll ausgelastet und den Rest der Zeit frei war.

Die Beschreibung gilt für Windows, ist aber auch auf anderen Betriebssystemen ähnlich.

Wenn jemand dies noch liest, habe ich es auch bemerkt und einige Tests durchgeführt, um festzustellen, ob es nicht nur ein Zufall ist. Es stellt sich heraus, dass es nicht ist! Ich halte es aus mehreren Gründen für effizienter, einen einzelnen Thread über alle Kerne zu verteilen:

1. Das Verteilen eines Threads auf alle Kerne ermöglicht einen geringeren Stromverbrauch. Die meisten Prozessoren senken ihre Frequenzen und, was noch wichtiger ist, die Spannung entsprechend der Last, so dass beispielsweise ein Core 2 Quad viel weniger Strom verbraucht und weniger Wärme erzeugt, indem ein Thread auf alle 4 Kerne verteilt wird, anstatt einen Kern zu verwenden (was der Fall wäre) führen dazu, dass die Spannung an ALLEN Kernen ansteigt, da es nur einen Spannungsregler gibt * - das ist ziemlich ineffektiv).
2. Dies stellt sicher, dass der Faden immer mit maximaler / konstanter Geschwindigkeit läuft. Wenn der Thread plötzlich mehr Rechenleistung anfordert, kann ein Kern überlastet werden und die Ausführung verzögert sich. Durch die Verteilung auf die Kerne wird jede plötzliche Spitze reibungslos und ohne Verzögerungen und Verzögerungen verarbeitet.

Aufgrund der obigen zwei Beobachtungen bin ich zu dem Schluss gekommen, dass Turbo Boost und IDA unwirksam sind. Sie mögen auf älteren Betriebssystemen nützlich sein, aber Linux und Windows 7 verteilen alles ziemlich effizient auf alle Kerne. Also, ein Core 2 Quad q9100 mit 2,26 GHz wird fast (es gibt immer Ausnahmen :-) immer schneller sein als ein Core 2 Duo X9100 mit 3,06 GHz, und ich habe selten gesehen, dass er IDA verwendet (im Grunde genommen der Vorgänger von Turbo Boost). Erhöht die Frequenz auf einem oder zwei Kernen nur für Anwendungen mit einem Thread.

• Der Core 2 Quad verfügt über zwei Taktdomänen, da zwei physische Chips vorhanden sind, sodass zwei Kerne mit voller Frequenz ausgeführt werden können, während zwei Kerne mit der niedrigsten Frequenz arbeiten. Ich weiß jedoch nicht, ob es zwei Spannungsregler gibt - mir ist aufgefallen, dass die Spannung über alle 4 Kerne gleich ist, daher muss es nur einen Regler für das gesamte Paket geben.