技術分享：計算機程序類型

計算機是個複雜的系統。在這裡，我們簡單粗暴地將計算機劃分為兩部分：中央處理單元CPU，和CPU的外圍子系統(內存、磁碟、網路等)。

在計算機工作過程中，如果CPU和外圍子系統沒有同時在工作，那麼，就有兩種可能：要麼是CPU在等待外圍子系統，要麼是外圍子系統在等待CPU。

從上文的表格中，我們看可以看到，CPU的速度是最快的，而外圍子系統則不同程度地比CPU慢。由於CPU速度極快，外圍子系統相對較慢，在許多情況下，CPU是空閑的，處於等待外圍請求的狀態。但是，有些時候，CPU非常忙碌，以至於不能及時處理來自外圍子系統的請求。這時，就反過來了，是外圍子系統在等待CPU。

計算機是用來執行程序的。計算機程序的類型多種多樣。對於程序來說，CPU、內存、磁碟、網路等都是供其使用的資源。不同的程序，通常都需要使用各種資源，但是重點使用的資源則有所不同。基於這一特點，可以把計算機程序劃分為以下類型。

CPU密集型：程序的執行時間，主要取決於CPU的處理能力;CPU的能力越強，程序就執行得越快。通俗的說，就是那些非常消耗CPU的程序。

內存密集型：程序的執行時間，主要取決於內存的容量;內存容量越大，程序就執行得越快。通俗的說，就是那些非常消耗內存的程序。

I/O密集型：程序的執行時間，主要取決於訪問和讀寫I/O(Input/Output)的效率。I/O訪問越快，讀寫越快，程序就執行得越快。通俗的說，就是那些需要頻繁進行I/O操作的程序。

程序的性能，符合「木桶原理」。所謂程序的性能短板，即瓶頸，指的是程序中存在某個模塊，其運行速度趕不上其餘模塊的腳步，從而拖累整個程序的性能。

程序的性能瓶頸可能有許多類型，常見的瓶頸有：

CPU瓶頸：當CPU非常繁忙，以至於它不能夠及時地響應外圍請求時，就出現了CPU瓶頸。此時，CPU的使用率非常高(超過80%)，並且待處理的隊列很長。

內存瓶頸: 系統沒有足夠大，或者足夠快的內存。在這種情況下，內存為CPU提供服務的速度下降，從而影響整體的性能。當系統沒有足夠內存的時候，計算機會將存儲轉移到慢幾個數量級的硬碟上。由於大部分時間CPU可能處於等待內存的狀態，因此內存成為瓶頸時CPU的使用率可能處於較低的水平。

網路瓶頸：當通信的兩個設備之間的帶寬不高，或者某一端處理網路訪問請求的能力不行時，存在網路瓶頸。

磁碟瓶頸：在計算機內部，硬碟一般是很慢的器件。即使最快的硬碟，也存在物理上的速度限制。如果程序需要高頻地訪問硬碟，那麼磁碟將可能成為性能瓶頸。

程序瓶頸：有時候，系統的瓶頸是來源於程序本身的。也就是說，不是系統的資源不夠，而是程序沒有高效地利用這些資源。比如，現代計算機通常是多核的，而有些程序可能只利用了其中一個核;又比如，程序沒有釋放未使用的內存，那麼隨著程序的長時間運行，再大空間的內存也會被消耗殆盡(即所謂的內存泄漏)。

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