通过设置亲和性在单核上运行多线程程序的性能？

Question

简而言之：

在什么情况下，在单核上运行多线程应用会破坏性能？

如果将多线程应用程序的亲和性设置为只使用一个内核呢？

在long中：

我试着在2D引擎自己的线程上运行它的物理特性。它可以工作，一开始性能似乎很正常，但我决定告诉游戏尝试以10K FPS运行，物理运行在120FPS，进入任务管理器并设置亲和力，程序只能使用一个内核。

在设置到一个核心的亲和力之前，FPS为~1700，之后为~70FPS。我没想到会有这样的下降。我告诉游戏运行速度为300fps，物理速度为60FPS。

同样的事情也发生了。

我没有考虑太多，所以我只是继续修改引擎。在修改了一些绘图代码后，我再次测试了它，300fps，60FPS的物理。在允许所有内核的情况下，它可以很好地管理300FPS，与单核FPS的亲和力下降到4。现在我知道在单核上运行多线程应用程序不可能那么糟糕，或者我不知道当您将亲和力设置为单核时会发生什么。

这是关于渲染/物理如何运行的。

循环开始

收集输入，直到(1.0 / FPS)通过。

调用update。

锁定物理线程互斥，因为游戏中的东西将使用物理数据，我不想让引擎更新任何东西，直到这个update调用中的所有东西都完成。

更新游戏中可能发送绘制函数对象(保存绘制内容，绘制位置，如何绘制)到渲染队列的所有内容。

解锁互斥锁。

渲染器在每个函数对象上调用operator()，并将它们从队列中删除。

更新屏幕。

重复循环。

物理线程循环：

    ALLEGRO_TIMER* timer(al_create_timer(1.0f / 60.0f));
    double prevCount(0);

    al_start_timer(timer);
    while(true)
    {
        auto_mutex lock(m_mutex);

        if(m_shutdown)
            break;
        if (!m_allowedToStep)
            continue;
                    // Don't run too fast. This isn't final, just simple test code.
        if (!(al_get_timer_count(timer) > prevCount))
            continue;

        prevCount = al_get_timer_count(timer);

        m_world->Step(1.0f / 60.0f, 10, 10); 
        m_world->ClearForces();

    }

//注意:自动互斥锁只是我创建的一个非常简单的对象，用于在构造函数中锁定互斥锁，并在析构函数中解锁。我使用的是Allegro 5的线程函数。

Answer 1

在什么情况下，在单核上运行多线程应用会破坏性能？

如果将多线程应用程序的亲和性设置为只使用一个内核呢？

在这两种情况下，答案基本相同。如果你的程序在一个内核上运行，那么一次只有一个线程运行。这意味着，每当一个线程必须等待另一个线程时，您需要操作系统执行上下文切换，这是一个相当昂贵的操作。

当在多核上运行时，需要交互的两个线程很有可能同时运行，因此操作系统不需要执行上下文切换即可继续执行代码。

因此，实际上，需要大量线程间同步的代码在单核上的运行速度会更慢。

但你可以让事情变得更糟。自旋锁或任何类型的忙碌等待循环都会完全破坏性能。原因应该是显而易见的。您一次只能运行一个线程，因此如果您需要一个线程等待某个事件，您应该告诉操作系统立即将其置于休眠状态，以便另一个线程可以运行。

如果你只是做了一些“虽然条件不满足，保持循环”的繁忙循环，你保持线程运行，即使它没有做任何事情。它将继续循环*，直到操作系统决定它的时间到了，并且它调度另一个线程。(如果线程没有被某些东西阻塞，它通常会被允许一次运行10毫秒以上。)

在一般的多线程编程中，尤其是在单核上运行的多线程代码中，你需要表现得很好，而不是在必要的情况下占用CPU核心。如果你没有什么可做的，允许另一个线程运行。

猜猜你的代码在做什么。

你认为这些线条的效果是什么？

   if (!(al_get_timer_count(timer) > prevCount))
        continue;

运行循环！我准备好跑了吗？不是吗？然后再次运行循环。我现在可以跑了吗？还是没有？再次运行循环.....

换句话说，“我现在有了CPU，我永远不会投降！如果其他人想要CPU，他们就必须从我冰冷的身体上拿走它！”

如果你没有什么可以使用的CPU，那就放弃它，如果你有另一个准备运行的线程，尤其是。

使用互斥或其他一些同步原语，或者如果您可以使用更近似的基于时间的休眠周期，则调用Sleep()。

但是，如果你想要任何一种不错的性能，如果你在等待另一个线程来做一些处理，不要无限期地占用CPU。

Answer 2

当你看处理器的时候，不要把它看作一个计算一件事情接着一件事情的块。把它看作是一个计算器，你必须为它预留一个时间

Windows (和所有操作系统)确保为所有正在运行的应用程序保留此时间。当你运行一个程序时，计算机并不只是做新程序想要的所有计算，windows会给程序分配一段特定的时间。当该时间结束时，下一个程序将获得一些时间。windows为您完成了所有这些工作，因此只有当您想要了解它时，它才是相关的。

这确实会影响你看待多线程的方式，因为当windows环顾四周，看到一个多线程的应用程序时，它会说“我将把它作为两个独立的程序来处理”，所以它会为这两个程序分配时间。因此，其中一个不会完全阻止另一个进行计算。

所以，多线程运行不会降低程序的性能，但会使周围的其他程序变得更慢。并产生少量的开销。但是，如果您正在进行大型计算，并且这会导致您的程序挂起，那么可以自由地使用多线程。