超线程,什么是超线程

超线程,什么是超线程

什么是超线程？所谓超线程就是指在一个实体处理器中，提供两个逻辑线程。超线程是英特尔所研发的一种技术，于2002年发布。超线程的英文是HT技术，全名为Hyper-Threading，中文又名超线程。超线程技术原先只应用于Xeon处理器中，当时称为Super-Threading。之后陆续应用在Pentium 4中，将技术主流化。早期代号为Jackson。

超线程工作原理
　　
尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因，CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP（Instruction-Level Parallelism，多种指令同时执行）支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此，Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能，让CPU可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，即所谓“超线程（Hyper-Threading，简称“HT”）”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。 　　

采用超线程即是可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。 　　

超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源，理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程，P4处理器需要多加入一个Logical CPU Pointer（逻辑处理单元）。因此新一代的P4 HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU（整数运算单元）、FPU（浮点运算单元）、L2 Cache（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。 　　

虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，每个CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。

图1  超线程芯片

超线程的实现条件
　　
* CPU的支持，实现“超线程”的功能必须选购一块支持“HT”技术的处理器。Intel 支持这一技术的CPU有Core i全系、Pentium4 3.06、2.4C、2.6C、2.8C、3.0GHz、3.2GHz处理器以及最新上市的Prescott核心的处理器。 　　

* 主板芯片组和主板BIOS的支持 　　

正式支持“HT”技术的芯片组有Intel的875P、E7205、850E、865PE/G/P、845PE/GE/GV、845G(B-stepping)、845E。其中875P、E7205、865PE/G/P、845PE/GE/GV以及最新推出的 915/925芯片组均可直接支持超线程技术的使用，而早前的845E以及850E芯片组，只要升级BIOS就可以解决支持的问题。SiS方面有SiS645DX（B版）、SiS648（B版）、SiS655、SiS658、SiS648FX。VIA方面有P4X400A、P4X600、P4X800。同时，主板的BIOS也必须支持超线程功能。 　　

* 操作系统和应用软件的支持 　　

目前在微软的操作系统中只有Windows XP及以上的版本才能正式支持“超线程”技术，Windows 98/Me/2000均不支持此项功能。 　　

一般说来，最大发挥HT技术的运行效能还需要真正支持超线程技术的软件，现实中这样的软件是少之又少的。除了MS Office系列软件和一些视频、图形如Photoshop等专业软件外几乎都不支持HT技术。很多游戏也不支持HT技术。

超线程技术优点
　　
1.超线程技术的优势在于同时进行多任务批处理工作，尽管现在支持超线程技术的软件不多，也只有少数的软件可以享受到由超线程技术带来的性能提升，但是这符合今后软件等技术的发展方向，今后更多的软件将受益于超线程技术。 　　

2.从目前来看，部分客户发可以发觉在运行某些特定软件时，超线程技术让系统有了30%的性能提升，为超线程技术优化的软件都能够享受到超线程技术的好处。 　　

3.客户同时运行两个以上的软件软件时候，将可以明显的感受到这两个软件的性能都得到提升相比关闭超线程技术的情况下都有很大的提升，超线程技术的效率优势只有在多任务操作时候才能得到发挥。 　　

4.目前支持超线程技术的Windows XP操作系统，其中的很多系统 软件都已经针对超线程技术优化过，因此在使用Windows 操作系统的时候可以很好的享受到超线程技术带来好处。

超线程技术缺点
　　
1.因为超线程技术是对多任务处理有优势，因此当运行单线程运用软件时，超线程技术将会降低系统性能，尤其在多线程操作系统运行单线程软件时将容易出现此问题。 　　

2.在打开超线程支持后，如果处理器以双处理器模式工作，那么处理器内部缓存就会被划分成几区域，互相共享内部资源。对于不支持多处理器工作的软件在双处理器上运行时出错的概率要比单处理器上高很多。 　　

3.目前因为很多工作站软件为Windows 2000操作系统进行过优化，但是采用Windows 2000这样的操作系统的工作站无法完全利用超线程技术的优势，也带来不了高的工作效率 　　

4.超线程技术只能提高40%左右的性能（测评时可以看成50%，即Core i3 的执行效率为3核速率，Core i5 4核 HT与Core i7 的执行效率为6核速率） 　　与双核心区别，超线程（Hyper Threading）技术，是近几年在程序处理上比较经典的解决方案，具有超线程技术的CPU，搭配支持超线程技术的Windows 系统（Windows XP/2003），可以减少系统资源的浪费，从而提高了处理器的工作效率。 　　

实际上，超线程技术是把一个处理器模拟为两个处理器使用，这样能有效地利用和分配资源，达到提高整体性能的目的，这就是为什么超线程CPU在系统中也会被识别成两个CPU的原因。 　　

双核心CPU则不同，双核心处理器的概念就是将两颗处理器的芯片，通过全新的封装技术，整合成为一颗处理器，在这一颗处理器中拥有两颗核心，真正地实现了多处理器协同工作。双核心处理器核心内的资源都是独立的，而且也可以交换使用资源，核心与核心之间沟通的延迟远比多个单核心处理器同时运行好。