來源：CSDN
2010 年左右移動互聯網初見端倪，消費者對性能的需求不斷提高，手機處理器芯片核心數量發展迅猛，短短一兩年時間，就完成了從單核到雙核乃至四核、八核的變化。
為應對這一趨勢，ARM 推出了大小核心的設計，大核性能強悍支撐高計算資源場景下的用戶需求，小核節能降低在待機情況下芯片的耗電量，不過這項技術問世之初，卻出現了這樣一個詭異的現象，一核有難，N 核圍觀 ....CPU 的調度出現了問題。
當然后來芯片廠商優化使這樣調度不均衡的情況大為改觀，但是計算密集任務與 IO 密集型任務的調優依舊是資深程序員所必須掌握的技能。本文向我們展示了蘋果 M1 與英特爾至強 w 系列處理器上的測試情況。
無論是 Intel 內核還是 ARM 內核，macOS 都必須管理同一處理器上的多個任務并行運行。盡管實現方式有很多種，但為了簡單起見，在這里我只打算集中討論使用蘋果 Foundation 框架的操作隊列，因為大多數 macOS 應用都采用了這種方式。
從本質上講，其原理非常簡單。應用執行任務需要花費時間，因此為了避免阻塞用戶以及其他應用的運行，開發人員將代碼和數據放入一個 Operation 中（就像任務一樣），然后在一個或多個內核上運行。開發人員可以指定兩個常見的參數是：并發操作的最大數量，以及服務優先級亦稱為任務不可打斷級別（Quality of Service，即 QoS）。
蘋果提供了四個可以指定的 QoS 級別，第五個級別則由 macOS 決定。編寫代碼時，開發人員需要使用 QoS 級別的名稱，范圍從 background（最低）到 userInteractive（最高）。這些名稱分別對應于 9～33 之間均勻分布的整數值，這本身就很奇怪。不對應于任何名稱（例如 32 或 34）的整數值不起作用，macOS 不認識這些值，而且還會給 QoS 賦值 -1，然后由系統決定使用四個定義級別中的哪一個。
為了研究 QoS 行為，我為壓縮 / 解壓實用程序 Cormorant 構建了一個專門的免費版本，用于設置其任務的 QoS 級別。接著，我創建了一個標準的 10GB 測試文件，并使用不同的 QoS 進行了多次壓縮測試。
在 Intel Xeon W 8 核處理器上，如果沒有相互競爭的進程的話，那么無論采用什么 QoS 設置，所有操作都會盡快執行。無論怎么設置 QoS，測試的 10GB 文件通常都需要 5.6～6.6 秒的時間才能完成壓縮，只有當同時進行互相競爭操作時，QoS 設置的優先級才能起到作用。
例如，分別設置 QoS 為 9（background）和 33（userInteractive），然后運行壓縮，QoS 值較高的進程仍然會在正常時間內完成工作，而 QoS 值較低的進程則出現了延遲，直到 24 秒才完成任務。當使用多個壓縮任務來加載處理器時，通過活動監視器觀察超線程，就會發現虛擬的第二個核心承擔了一些額外的負載。
我在 M1 上重復了類似的測試，無論是在帶有主電源的 Mac mini，還是使用電池的 MacBook Pro，其結果都大不相同。當 QoS 為 9（background）時，所有操作僅在四個節能內核（Icestorm）上運行，即便這四個核心滿載，而高性能核心一直空閑。當 QoS 設置為更高的值（從 17 到 33）時，操作會在所有八個核心上運行。
QoS 的設置對任務執行的影響也很明顯。當 QoS 為 9（background）時，標準壓縮任務耗時 38～43 秒，而當 QoS 設置為更高的值時，操作幾乎沒有變化。當同時運行兩個計算密集型后臺任務時，一個任務幾乎花費了同樣的時間（40 秒），而另一個任務幾乎花了兩倍的時間（77 秒），這兩個任務都僅使用了節能核心。
與 Intel 內核相比，QoS 值較高的操作也更加一致。當 QoS 值較高時，多個任務同時運行與單個任務單獨運行所耗費的時間幾乎相同，而 QoS 值較低的任務耗費的時間略長，約為 15.5 秒，但仍不到節能核心所需時間的一半。
如果你已經使用了 M1 Mac，則可以觀察一下蘋果的新策略。打開 "Activity Monitor"，并在 " 窗口 " 菜單中通過 "CPU History" 命令觀察 M1 是處于空閑還是使用狀態。
下面是我之前使用過的一個測試示例的情況。
我發現 macOS 使用內核的規律是，幾乎所有 macOS 的活動都在節能內核上運行，而高性能內核上只是偶爾才出場。但運行應用和執行其他用戶任務會采用相反的方式，首先使用的是高性能核心，然后才是節能核心。這是因為這些用戶任務運行使用的 QoS 至少是 17（在許多情況下為 25 和 33）。
就處理器而言，M1 Mac 分為兩部分：四個節能內核主要負責運行 macOS 及其許多后臺任務，節省下四個高性能核心供用戶的應用程序使用。
雖然基準測試表現非常好，但是人們對于 M1 Mac 的評價普遍是，感覺更快，即使性能測量并沒有表現出意外的驚喜。一種有效的表現出快速的方法是讓 macOS 和用戶軟件分開使用不同的核心，就像 M1 一樣。
在操作系統的問題中，沒有什么比界面速度緩慢給用戶留下的印象更糟的了。我們都有過類似的經歷：遇到某個 mdworker 進程不斷崩潰并重新啟動，或者其他原因導致 macOS 阻塞。由于這些進程都交給了節能核心，因此它們只會影響到其他 macOS 的后臺任務，對我們的影響大大降低。
上圖所示的任務運行非常緩慢，花費了 15 分鐘才備份了不到 1GB 的文件。如果不是在活動監視器中親眼觀察到，我都完全不知道它的性能有問題。由于加載了英特爾處理器的 Mac 無法以相同的方式將其任務劃分到不同的核心上，因此當 macOS 被阻塞時，也會影響用戶進程。
我想對那些認為蘋果 Macs 臺式機應該采用統一核心的人說，擁有八個高性能核心當然很好，但是請不要去掉 macOS 的節能核心。
