04 - CPU 凭什么能同时跑很多程序
你的电脑 CPU 可能只有 8 个核，意味着物理上同一时刻最多只能真正跑 8 件事。但你打开任务管理器一看，几百个进程都在「运行」。这是怎么做到的？
答案有点反直觉：它其实没在同时跑，只是切得太快，你察觉不到。
核心戏法：时间片轮转
操作系统把 CPU 时间切成一小段一小段，每段叫一个时间片（通常几毫秒到几十毫秒）。然后：
- 让程序 A 用 CPU 跑一个时间片；
- 时间到，暂停 A，把它现在的状态存起来，切给程序 B；
- B 跑一个时间片，时间到，存 B、切 C……
- 转一圈回到 A，恢复 A 之前存的状态，接着跑。
由于切换速度极快（一秒钟切几十上百次），在你眼里，A、B、C 就像在「同时」运行。
就像一个厨师照看好几口锅：这口翻两下、那口搅两下，快速轮流。他其实一次只顾一口，但因为切得勤，几口锅都没糊，看起来像同时在做好几道菜。
并发 vs 并行：一字之差，别搞混
- 并发（Concurrency）：一个 CPU 快速切换，交替处理多个任务。宏观上像同时，微观上是轮流。（一个厨师照看多口锅。）
- 并行（Parallelism）：多个 CPU 核真的在同一时刻各干各的。（多个厨师，一人一口锅，真同时。）
现代电脑是两者结合：8 个核（并行）+ 每个核上又快速切换很多任务（并发），所以能「同时」跑几百个程序。
切换的代价：上下文切换
第 2 步里「把 A 的状态存起来、再恢复」，这个动作叫上下文切换（Context Switch）。
「上下文」指的是程序跑到一半时的现场：CPU 里各个寄存器的值、执行到哪一行了等等。切换时必须把现场完整保存，下次才能无缝接着跑。
但这件事本身不产生任何有用工作，纯属「换班交接」的开销。所以：
切换太频繁，CPU 大量时间浪费在「交接班」上，真正干活的时间反而少了。这也是「线程不是开得越多越好」的原因之一。
一个关键收获
理解了这个机制，很多现象就通了：
- 为什么一个程序卡死，别的程序还能动？——因为 OS 会强制收回它的时间片，切给别人。
- 为什么程序里
sleep(1)不会把整台电脑卡住一秒？——它一 sleep，就主动让出了 CPU，OS 立刻切给别人干活。
小结
- CPU 核数有限，靠时间片轮转 + 极快的切换，营造出「同时运行很多程序」的假象。
- 并发是一个核交替处理多任务（宏观同时）；并行是多个核真正同时干活。现代电脑两者兼有。
- 每次切换要保存/恢复「上下文」，这叫上下文切换，是纯开销——所以切换不是越多越好。
- 那么，时间片到了之后到底该切给谁？这就是「调度」，下一章讲。
下一章 → 05 - 进程调度：谁先用 CPU ｜ 回到 README 目录