问答题993/1053并发与并行的区别?

难度:
2021-11-02 创建

参考答案:

并发(Concurrency)和并行(Parallelism)是计算机科学中常常被混淆的两个概念,虽然它们之间有些相似,但在本质上存在区别。

1. 并发(Concurrency)

并发是指多个任务在同一时间段内被处理,但不一定是同时执行的。并发的核心是处理多个任务的能力,无论这些任务是按顺序执行,还是交替执行。换句话说,并发是让计算机在多个任务之间快速切换,目的是提高系统的响应能力。

  • 并发通常发生在单核或多核处理器中,其中任务是交替执行的。即使是一个单核处理器,它也能通过快速切换任务,使得用户感受到“并发”的效果。
  • 在并发系统中,操作系统通过调度算法管理线程的执行,使得多个任务看起来像是同时在执行,尽管它们实际上是依次执行的。

并发的关键点:

  • 任务可以在同一时间段内执行,但并不需要真正同时执行。
  • 通过切换上下文(如线程调度)来实现并发。
  • 并发不一定要求多核处理器。

2. 并行(Parallelism)

并行是指多个任务在同一时间真正同时执行。并行的核心是在多个处理器核心(CPU cores)上同时执行多个任务,以提高计算效率。

  • 并行通常依赖于多核处理器或多个处理器,在每个核心上同时执行不同的任务。每个任务或其部分在不同的处理器或核心上并行执行,从而实现加速。
  • 并行是一种特殊的并发,它不仅仅是任务之间的切换,而是多个任务同时进行。

并行的关键点:

  • 任务真正同时执行。
  • 通常依赖多核处理器或多个处理器。
  • 适用于需要大量计算的任务,可以大幅提高处理速度。

3. 并发与并行的区别

特性并发(Concurrency)并行(Parallelism)
定义同一时间处理多个任务,任务可能交替执行多个任务在同一时刻真正并行执行
执行方式在单核或多核处理器上通过快速切换任务实现在多核处理器或多个处理器上,任务同时执行
目标提高程序的响应性和吞吐量,处理多个任务提高计算效率,减少执行时间
依赖硬件不一定需要多核处理器,可在单核处理器上实现需要多核处理器或多个处理器进行并行计算
例子操作系统调度多个程序的执行,Web服务器处理多个用户请求分布式计算,图像处理中的大规模数据并行处理

4. 简单类比

  • 并发:你有多个任务(如做饭、洗衣、擦桌子),虽然你一次只能做一件事,但你可以快速切换在这些任务之间,使得看起来你能同时做这些事情。
  • 并行:你有多个任务(如做饭、洗衣、擦桌子),你和你的朋友们每个人做一项任务,大家同时工作,这样所有任务都能同时完成。

5. 实际应用

  • 并发:操作系统调度任务,Web服务器同时处理多个用户请求。
  • 并行:科学计算、大数据处理、图像处理等需要大量计算资源的应用,通过多核处理器或分布式计算来实现并行处理。

最近更新时间:2024-12-09