現代計算機的系統架構十分復雜。在服務器中，雙路處理器已經十分常見。最近Arm處理器實現雙路共384核心，要知道目前Linux內核最高只支持256核，這就有點尷尬。

多路處理器將越來越普遍，對性能的影響和傳統架構有不小的差別，這個議題放到后面再討論。首先需要厘清幾個概念，在計算機的主板上，有幾個CPU插座，就是掛載幾顆CPU，通常是Socket插槽。還有H插槽式的，主要在筆記本等小型設備。而每顆CPU可以集成很多核，又叫Core，這里Core說的是物理Core。每個物理Core又能夠支持兩個邏輯核。所以和CPU相關的概念至少有三個：1、處理器，是指插在主板插槽那個芯片。雙路處理器是指兩顆芯片。2、物理核，是在芯片中真正集成的，光刻機實打實刻出來。3、邏輯核，通過超線程技術，在物理核基礎上模擬出來。這三個概念會在下面內容中，會有嚴格的區分。在操作系統命令中，主要看到的是邏輯核，不太關注到物理核和多路處理器。

雖然傳統架構相對簡單，但和現代架構要解決的問題卻是一樣的。我們以傳統的單處理器為例，主板上搭載北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片主要負責高速連接，通過內存控制器，連接內存和顯卡。CPU通過前端總線FSB和北橋芯片讀寫內存和顯卡。南橋芯片主要負責低速連接，如I/O接口，包括網卡和磁盤，還有鍵盤鼠標等。這里要畫個重點，北橋芯片和南橋芯片的作用，這個很容易被忽略。

先聲明下，邏輯核在高速緩存上如何共享，我沒有專門研究過，可能會有所不同。在物理核上，主要有L1和L2高速緩存，L3高速緩存目前是片內共享的，即整個CPU內部共享的。更早之前，L2和L3是集成在主板上。L1高速緩存被拆分成L1d和L1i，即數據緩存和指令緩存。

說完前面的基礎資料后，我們來看下一個指令執行時的延遲是什么情況。

1、如果數據在寄存器中，1個cycle。

2、如果數據在高速緩存中，3-20個cycle。

3、如果數據在主存中，則需要通過FSB，向北橋芯片的內存控制器發起讀取指令，240個cycle。

上述的3個值不是精準的值，但數量級差不多。

說完以上內容，就很容易理解幾個場景下，這些硬件如何影響到性能，以及影響程度有多大。

1、等待I/O，通過低速南橋芯片讀寫數據，對延遲影響無需贅述。

2、線程切換，線程的上下文被回寫到主存，再次被調度時，至少要面對幾個性能懲罰，緩存缺失，邏輯核漂移。

對于這個問題的解決，多數會采用CPU親和的解決方案。這里有個坑，并不是相鄰的邏輯核就是在一起。

3、原子操作和內存屏障，這個問題和緩存一致性協議是一起的。多核在同時讀寫一塊內存時，都要考慮這個問題。

但我們在前面說過，L3緩存是片內共享，所以在單路處理器系統中，基本在L3緩存就解決了。包括目前由disruptor引起很火的偽共享問題，并沒有所說的，對性能有那么大的影響。

4、緩存行和巨頁問題，這是作為基礎知識就好了。主要體現在內存管理這塊。