سوال درباره ی اجرای چند نخی و استفاده از چند هسته بصورت همزمان

[SajjadKhati]

اول پروژه ای رو که نوشتم پیوست کنم تا بعد به مسائل مربوطه بپردازیم :

ProcessThreads.rar

بخاطر محدودیت های ماشین مجازی NET. نمیشه خیلی بصورت دقیق روی اجرای بازدهی نخ یا هسته ها متمرکز شد ولی این برنامه که نوشتم حداقل میتونه کارکرد کلی رو نشون بده :

Preview.png

خیلی ممنون استاد . زحمت کشیدید .
الان این برنامه رو نوشتید تا هر وقت دکمه ی New Thread را میزنیم ، هر بار به مدت 20 ثانیه ، نخ جدیدی ساخته و پردازش میشه و وقتی مثلا دو بار این دکمه رو زدیم ، 2 نخ ساخته میشه و نشون بده عملکرد هر هسته و سوئیچ بین این نخ ها در هسته ها ، چجوری هه؟
الان یعنی با این عکسی که گذاشتید ، اولا 2 نخ ساختید که مدام بین دو هسته ی منطقیِ پردازنده تون ، در حال سوئیچ کردن هست اما همزمان فقط در یک هسته ی منطقی در حال اجرا شدن هست (چون نمودار سبز رنگ ، در یک لحظه ، فقط در یک قسمت وجود داره) . درست میگم؟

اما من همین برنامه تون را در کامپیوتر خودم اجرا کردم و نتیجه جور دیگه ای هست :














اگه درکی که من از برنامه تون کردم ، درست باشه ، واسه ی من وقتی 3 نخ را اجرا میکنم ، همزمان 3 هسته ی فیزیکی (که برای من برابر با 3 هسته ی منطقی هم هست) را درگیر میکنه (یعنی 75 درصد از پردازنده رو پروسه ام اشغال میکنه حتی طبق آمار برنامه ی شما که عکسش مشخص هست و برخلاف عکسی که برای شما هست ، هست) .
وقتی 2 نخ ایجاد کنم ، همزمان 2 هسته و اگه 4 نخ ، همزمان همه ی هسته ها را درگیر میکنه .

میگم استاد ، شاید بخاطر این باشه که شما در قسمت پایینی برنامه تون ، فقط دو هسته (که نمیدونم فیزیکی هستن یا نه) را فقط تیک میزنید . همه ی هسته هاتون را تیک میزنید ، نتیجه شو ببینید چی میشه؟

الان ، این به معماری پردازنده ی من فقط مربوط میشه؟
اگه نه ، پس واسه ی شما چرا مثل من نیست و در یک لحظه ، فقط یک هسته ی منطقی را اشغال میکنه؟
میتونم مدل دقیق پردازنده تون را بدونم؟ (اگه دوست دارین بگین)

چند تا فرض اولیه دارید که درست نیستند. اول اینکه پردازنده مشغول پروسه برنامه شما بشه به معنی این نیست که داره با همون توان کد های نخ شما رو اجرا می کنه. فراموش نکنید که برنامه شما در ماشین مجازی قرار داره، بخش قابل توجهی از کاری که پردازنده برای پروسه شما انجام میده صرف تبادل بین ماشین مجازی و حقیقی میشه که اگر این بود سرعت اجرای کد های #C به حد متعارف C++‎‎‎‎‎‎‎‎ Native میرسید.

که این کدهای clr یا ماشین مجازی را در Task Manager ، در سربرگ Performance ، بصورت Kernel Time مشخص میشه (قبلا گفته بودید) . درسته؟

این رو از این بابت عرض می کنم که 50 درصد توان پردازنده صرف اجرای کد شما نشده، 50 درصد توانش گرفته شده تا فرضا کد شما را با دو برابر سرعتی که یک نخ برنامه شما رو اجرا می کرد اجرا کنه.
نخ های شما از 50 درصد توان پردازنده استفاده نکردن، ولی سیستم عامل حداکثر میزانی که برای یک برنامه چند نخی ارائه میکنه تحویل داده.

بله میدونم . ممنون

از طرف دیگه Task Manager اجرای همگام نخ ها رو به شما نشون نمیده. توان کلی صرف شده توسط پردازنده رو نشون میده، اونم با یک آمار غیر دقیق.

منظورتون اینه که Task Manager ، مثل عکسی که از برنامه تون فرستادید ، نشون نمیده که همزمان ، فقط یک هسته داره روی پروسه مون پردازش انجام میده؟
اگه آره ، خوب توی قسمت سربرگ Details میگه دیگه . مثلا میگه 25 درصد از توان پردازنده ، صرف پروسه مون داره میشه (حالا کدهای clr و اینها که گفتید ، میدونم و بماند) که این 25 درصد ، در 4 هسته ، میشه یک هسته بصورت همزمان دیگه .
یا مثلا میگه 50 درصد که میشه 2 هسته بصورت همزمان و ... . درسته دیگه؟

Task Manager بهتون نمیگه که چقدر از توان پردازنده رو در حین سوئیچ کردن ها هدر میدید، شما اونها رو جزو کارایی کدتون حساب می کنید چون با اجرای یک نخی پردازنده مقایسه اش می کنید که انگار نخ یکنواخت اجرا میشه.
در حالی که اگر سرعت اجرای نخ رو با سرعت بالا بررسی می کردیم دائم اجرا متوقف شده بود، این موارد ریز رو سیستم عامل نشون نمیده.

بله ، خیلی خوب میشد اگه یه برنامه شبیه همچین چیزی که شما نوشتید رو Task Manager داشت . خیلی دقیق تر میشد به نکات ریز پی برد .
اما همونطور که قبلا هم گفته بودید ، زمان سوئیچ کردن و هدر رفتن و سربار یک هسته ، برای ما و سیستم عامل ، مهم نیست چون به هر حال در اون زمان ، از دید سیستم عامل ، اون هسته در حالت اشغال قرار داره . چه در حال سوئیچ روی نخ ای باشه و چه منتظر رسیدن اطلاعات از کش یا رم باشه .


یه نکته ی رو خواستم بپرسم اینکه الان رم من دو کاناله که هست ، حداکثر ، همزمان دو هسته میتونن از رم ام اطلاعات بخونن یا توش اطلاعاتی بنویسن؟ دو هسته ی دیگه ، فقط میتونن عملیاتی را انجام بدن که مربوط نباشه به خوندن و نوشتن اطلاعات از رم . درسته؟ مثلا اون دو هسته ی دیگه ، نهایتا میتونن اطلاعات رو از کش یا رجیستری شون بخونن و پردازش کنن . درسته؟


سئوال بعدی اینکه چرا پروسه ی سی شارپ مون ، وقتی خودمون اصلا نخ ای درست نمیکنیم ، در برنامه ی Resource Monitor در قسمت Threads اش میگه بیش از 1 نخ داره؟ (معمولا بین 8 تا 15 نخ میگه داره) . اینها ، نخ هایی هست که خود clr ایجاد میکنه؟

خیلی ممنون استاد از جواب تون