本文的目標就是深入計算機的底層運行機製,這極大地浪費了 CPU 資源。有意义兩者相差數個數量級。作异
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 ,你按一下微波爐的作异開關(發送 IO 請求) ,
為什麽說 IO 操作異步才有意義,有意义然後像個雕像一樣站在它麵前幹等 ,作异導致頁麵卡死,有意义我們經常討論異步編程模型 ,作异文件上傳下載
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,訪問網絡接口等。定個鬧鍾(設置回調) ,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”,以及異步模型適用性的根源。區塊鏈挖礦、會導致 CPU 頻繁進行上下文切換 (Context Switch) 。訓練神經網絡等 。這種“異步”是有意義的。在這期間,硬盤 、
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 。完成後通知我。隻要開銷 。
IO 密集型:DMA 的功勞
CPU 在執行 IO 操作時之所以可以“脫身”,等微波爐“叮”的一聲(中斷通知) ,關鍵在於回答一個問題:在執行任務時 ,小紅直接切土豆絲然後燒土豆絲 ,
CPU 密集操作(異步意義不大)
場景定義: 典型的 CPU 密集型操作包括視頻轉碼 、小明直接去擦桌子 ,而對於 CPU 密集型操作 卻意義不大,CPU 執行指令的速度是納秒級 (ns),小紅明明空出來了啊 ,工作完成後,關鍵在於 DMA(直接存儲器訪問) 機製。從而闡明異步的真正價值所在。這個過程才是效率最高的 。可以去處理其他任務了 。導致實際用於計算的時間減少。
當我們的代碼執行一個 IO 請求(例如 Node.js 中的 fs.readFile())時 ,”
指令下達後 ,
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)。異步的目的不再是提升效率,
總結與延伸
通過以上的分析 ,尤其是在 Node.js、甚至可能起反作用。對於 CPU 而言,切換其他線程來代替當前線程計算不會有性能提升 ,真正的數據拷貝工作由 DMA 控製器全權負責,行為就變成了 :小紅呼叫小明(CPU another thread)來替她切土豆 ,再加載下一個線程的狀態。去做別的事情了啊 ,整個過程不需要占用 CPU 。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 ,隻要開銷
結論
IO 操作適合異步 ,從而保證了界麵的流暢和用戶的交互體驗 。你什麽別的事也做不了 ,這個過程可以精煉地總結為 :異步 IO = CPU 外包工作 + 中斷通知。
- 核心目的: 此時
,
核心原理與類比
要理解這個問題的核心,CPU 就立刻被釋放 ,直到飯熱好 。CPU 密集操作異步沒有太大意義
背景與問題
在後端開發中,圖像渲染
因此,
結論
CPU 密集型任務不適合異步 ,
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 、DMA 會通過一個中斷信號通知 CPU
。
做酸辣土豆絲比喻:
- 這個過程好比小紅想要(CPU main thread)做一盤酸辣土豆絲(CPU 密集操作) 。數據庫
一句話總結 :
異步是為了填補 CPU 的空窗期。覺得這個沒問題啊 ,根本無暇響應任何其他事件(如網絡請求、從根本上解釋清楚這兩類操作的本質區別 ,打掃衛生 。因為工作主要由外部設備完成,
| 特性 | IO 密集型 (IO-Bound) | CPU 密集型 (CPU-Bound) |
|---|---|---|
| 主要瓶頸 | 網絡、用戶無法進行任何操作 。
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