macOS是怎么进行核心分配的？

1.架构

CPU核心有两种M1系列芯片：

E核心，其内部处理单位约为P核心的一半，最大时钟频率为2064MHz。

P核心，频率最高，原始M1为324MHz，M1Pro/Max/Ultra为3228MHz。

CPU核心配置M1系列芯片有三种方式：

原始M1包含4个E和4个P核心，用于MacbookAir。

M1Pro和Max有2个E和8个P核心，用于14英寸和16英寸Macboo和MacstudioMax。

MacstudioUltra有4个E和16个P核心。

M1Pro芯片的缩水版在一些14寸MacbookPro笔记本中使用，其P核心数量从8个降到6个。

为了简化核心管理，macOS根据其功能将核心分为2~4个相同类型的核心。不幸的是，系统级别的核心编号(如powertrics等工具显示的核心编号)与活动监视器中看到的核心编号不同。为了与后者保持一致，我们在这里使用了活动监视器中看到的核心编号，但是集群的编号与系统的编号一致。在macosmonterey12.3.1中，三个芯片的功能如下:

在原始M1中，每种类型的核心只有一个簇，分别是E0和P0，每个簇包含四个核心的同一类型；

M1Pro和Max有一个串(E0)包含两个E核，两个串(P0和P1)分别包含四个P核；

M1Ultra有一个簇(E0)包含4个E核心，四个簇(P0.P1.P2.P3)分别包含4个P核心。

每个集群中的所有核心在同一时钟频率下运行，并且通常（但不是在所有情况下）保持集群中的负载平衡。偶尔，负载分配不均匀。在某些极端情况下，一些线程可能被分配到集群中的单个核心。

2.线程控制。

与Asashilinux不同，macos不支持直接访问核心。核心类型或集群，至少开放的API不提供这些功能。通常，它们需要由GrandCentraldispatch设置的服务质量来管理，MacOS使用这个功能来确定线程管理策略。

最低QOS的线程只能在E簇上运行，较高的QOS的核心可以分配给E或P核心。通过taskpolicy命令行工具或setpriority()函数动态修改，可以对后者的行为进行修改。这些工具可以限制高QOS线程只能在E和核心上运行，也可以在E或P核心上运行。然而，它们不能改变最低QOS线程的规则，这些线程只能在E核心上运行。

MacOS本身采用的策略是，大多数后台任务都以最低QOS运行。这些任务包括自动时间机器备份。Spotligt索引维护等。其中还包括归档工具的压缩和解压缩任务。例如，如果你以xip格式下载Xcode，解压缩需要很长时间，因为代码只能在核心运行，无法更改。

3.后台线程。

由于E簇大小不同，原始M1和M1Pro/Max芯片上最低QOS线程的加载和运行方式也不同。

原来的M1芯片有四个E核心，所以当QOS9的线程运行时，时钟频率会设置为1000MHz(1GHz)左右。M1Pro/Max，只有两个E核心，采用了不同的方法:如果只有一个线程，它会以1000MHz左右的频率在簇上运行，但是如果有两个或两个以上的线程，频率会增加到2064MHz。这样可以保证M1Pro/Max的E簇可以在不同的情况下提供至少相当于原始M1的后台任务性能。

一个常见的例外是，一些具有最低QOS的线程(如backupd)也会受到I/O的限制，这种线程将以1000MHz的频率在M1Pro/Max上运行。

4.用户线程。

所有QOS高于9的线程处理方法都是相似的，但是不同的队列优先级会导致不同的结果。

由于高QOS的线程可以在任何类型的线程上运行，M1和M1Pro/Max的管理模式是不同的。原来的M1只有一个P簇，所以每次最多可以分配8个线程到两个线程，每个线程运行4个线程。当线程数小于或等于4时，将尽可能全部分配到P簇上运行，只有当队列中有更多高QOS线程时，才会使用E簇。P核心的执行频率约为3GHz，而E核心的执行频率为2GHz，约为QOS9线程运行频率的两倍。

M1Pro和Max芯片有三个簇，其中两个包含四个P核心，另一个包含两个E核心。队列中的前四个线程将被分配到第一个P簇(P0)；如果有5~8的线程，它将被分配到第二个P簇(P1)，否则第二个P簇将是免费的，以减少功耗。如果队列中有更多的线程，它将被分配到E核心。每个核心类型的最大频率是：P0.P1为3228MHz，E0为2064MHz。

M1ultra芯片有五个集群，每个集群有四个核心。它的策略与M1Pro/Max芯片相同，但只有当所有四个P集群都被使用时，才会使用E0。

然而，在两种情况下，代码似乎只在一个核心上运行:在引导过程中，代码只在一个活跃的E核心上运行，直到操作系统核心初始化并运行其他核心。另一种情况是在安装MacOS更新之前。当准备下载更新时。在M1Pro/Max芯片上，分配了五个相当于一个核心的线程资源，因此可以看出CPU的利用率是100%，但限制在一个P核心，即第二个P集群(P0)中的第一个核心。