Как работает многопоточность в современных системах?

Многопоточность в современных системах работает следующим образом: процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся параллельно, то есть без предписанного порядка во времени 1.

Все потоки в одном процессе делят общую память и ресурсы, что позволяет им легко взаимодействовать друг с другом 4. Это свойство делает многопоточность эффективной для задач, которые требуют тесного взаимодействия между разными частями программы, таких как обработка данных или поддержка взаимодействия с пользователем 4.

На обычном процессоре управление потоками осуществляется операционной системой 1. Поток исполняется до тех пор, пока не произойдёт аппаратное прерывание, системный вызов или пока не истечёт отведённое для него операционной системой время 1. После этого процессор переключается на код операционной системы, который сохраняет состояние потока (его контекст) или переключается на состояние другого потока, которому тоже выделяется время на исполнение 1.

Если поддержку потоков реализовать аппаратно, то процессор сам сможет переключаться между потоками, а в идеальном случае — выполнять несколько потоков одновременно за каждый такт 1. Для операционной системы и пользователя один такой физический процессор будет виден как несколько логических процессоров 1.