什么是超线程

什么是超线程技术?~

CPU的超线程是什么意思？别着急，听专业人士慢慢给你讲解

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。

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基本信息
超线程与效能提升
HT技术出现的必然性
工作原理
实现超线程的前提条件
优缺点
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基本信息

　　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 超线程技术级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。
　　虽然采用超线程技术能够同时执行两个线程，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。
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超线程与效能提升

　　一般很多人都会认为，采用超线程技术，就能使得系统效能大幅提升，但是事实真是如此么？不要忘了我们前面说到的超线程技术实现的必要条件，这可是超线程技术发挥应有效能的前提条件。除了操作系统支持之外，还必须要软件的支持。从这点我们就可以看出，就目前的软件现状来说，支持双处理器技术的软件毕竟还在少数。对于大多数软件来说，目前由于设计的原理不同，还并不能从超线程技术上得到直接的好处。因为超线程技术是在线程级别上并行处理命令，按线程动态分配处理器等资源。该技术的核心理念是“并行度（Parallelism）”，也就是提高命令执行的并行度、提高每个时钟的效率。这就需要软件在设计上线程化，提高并行处理的能力。而目前PC上的应用程序几乎没有为此作出相应的优化，采用超线程技术并没不能获得效能的大幅提升。 上面说的只是目前软件支持的现状，操作系统在这个方面则没有太大的问题，毕竟Windows的某些版本、Linux都是支持多处理器的操作系统。并且随着Intel支持超线程技术的处理器面世之后，凭借Intel处理器的号召力，必然会引起目前应用程序设计上的改变，必然会有更多的支持并行线程处理的软件面世，届时，当然是支持超线程处理器大显身手的时候了。那时候，普通用户才能够从超线程技术中得到最直接的好处。
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HT技术出现的必然性

　　提升CPU性能需要
　　尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善CPU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。
　　采用超线程及时可在同一时间里，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
　　 超线程技术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（奔腾4） HT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。
　　超线程技术
　　英特尔P4 超线程有两个运行模式，Single Task Mode（单任务模式）及Multi Task Mode（多任务模式），当程序不支持Multi-Processing（多处理器作业）时，系统会停止其中一个逻辑CPU的运行，把资源集中于单个逻辑CPU中，让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能，但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作，占用一定的资源，因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时，有可能达不到不带超线程功能的CPU性能，但性能差距不会太大。也就是说，当运行单线程运用软件时，超线程技术甚至会降低系统性能，尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
　　需要注意的是，含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如：Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003，Linuxkernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如：
　　Intel芯片组：
　　845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的；845E芯片组自身是支持超线程技术的，但许多主板都需要升级BIOS才能支持；在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术，例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术。
　　VIA芯片组：
　　P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超线程技术的，在P4X400之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术，例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超线程技术。
　　SIS芯片组：
　　SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和早期SIS648是不支持支持超线程技术的；后期的SIS648、SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656则都支持超线程技术。
　　ULI芯片组：
　　M1683和M1685都支持超线程技术。
　　ATI芯片组：
　　ATI在Intel平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术，包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。
　　nVidia芯片组：
　　即将推出的nForce5系列芯片组都支持超线程技术。
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工作原理

　　在处理多个线程的过程中，多线程处理器内部的每个逻辑处理器均可以单独对中断做出响应，当第一 超线程技术个逻辑处理器跟踪一个软件线程时，第二个逻辑处理器也开始对另外一个软件线程进行跟踪和处理了。
　　另外，为了避免CPU处理资源冲突，负责处理第二个线程的那个逻辑处理器，其使用的是仅是运行第一个线程时被暂时闲置的处理单元。
　　例如：当一个逻辑处理器在执行浮点运算(使用处理器的浮点运算单元)时，另一个逻辑处理器可以执行加法运算(使用处理器的整数运算单元)。这样做，无疑大大提高了处理器内部处理单元的利用率和相应的数据、指令处吞吐能力。对于Prescott处理器，发热量大也主要是因为它。
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实现超线程的前提条件

需要CPU支持
　　目前正式支持超线程技术的CPU有Pentium4 3.06GHz 、2.40C、2.60C、2.80C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott核心的Pentium4处理器，还有部分型号的Xeon。
　　2009年，Intel新一代顶级处理器Core i7也支持超线程技术，超线程技术令Core i7可以由四核模拟出八核。
需要主板芯片组支持
　　正式支持超线程技术的主板芯片组的主要型号包括Intel的875P，E7205，850E，865PE/G/P， 超线程技术845PE/GE/GV，845G(B-stepping)，845E。875P，E7205，865PE/G/P，845PE/GE/GV芯片组均可正常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；2009年，与Core i7相配的X58芯片组也支持超线程技术。
　　SIS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SIS655、SIS658、SIS648FX；
　　威盛方面有P4X400A、P4X600、P4X800。
需要主板BIOS支持
　　主板厂商必须在BIOS中支持超线程才行。
需要操作系统支持
　　目前微软的操作系统中Windows XP专业版，Windows Vista，Windows 7，Windows server 2003，Windows Server 2008支持此功能，而在Windows 2000上实现对超线程支持的计划已经取消了。
　　另外，系统核心代号高于2.4.x的Linux系统也支持超线程技术。

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公艺艾附： 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

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公艺艾附： “超线程”(Hyperthreading Technology)技术就是通过采用特殊的硬件指令,可以把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,在单处理器中实现线程级的并行计算,同时在相应的软硬件的支持下大幅度的提高运行效能,从而实现在单处理器上模拟双处理器的效能.其实,从实质上说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资源充分“调动”起来的技术

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