超线程有什么用？在一篇文章中让您知道一切

在涉及超线程技术时，每个人都应该熟悉它. 英特尔于2002年推出的Northwood Pentium 4 HT处理器将该技术推向了消费市场.

尽管在随后的Core 2处理器上放弃了超线程，但是2008年推出的Nehalem体系结构Core i7处理器将超线程技术推向了市场，并在今天得到了使用.

当前的Core i7 / i3，某些奔腾和Atom以及双核Core i5和Core M处理器的移动版本都具有超线程技术.

AMD的最新Ryzen系列（最低端的Ryzen 3除外）具有SMT多线程技术，与英特尔的超线程技术相似.

在我们了解超线程是什么之前，我们必须首先知道什么是线程.

线程线程是操作系统可以执行算术动员的最小单元. 它包含在过程中，并且是过程中的实际操作单元. 一个进程中可以并发多个线程，并且每个线程并行执行不同的任务.

Intel超线程技术的学名是Simulate MultiThreading（SMT，同步多线程技术）.

SMT是超线程技术的学名，这两件事完全相同. 引入这项技术是为了更好地利用CPU的空闲资源.

自奔腾处理器以来，英特尔引入了诸如超标量，乱序操作，大量寄存器和寄存器重命名，多指令以及预测操作等功能. 这些功能的原理是允许CPU有很多资源，并且可以并行运行命令并运行，以提高命令效率.

实际上，这些资源通常是空闲的. 为了有效地使用这些资源，我们只需添加更多资源来运行第二个线程，以便这些空闲资源可以运行另一个线程.

什么是多线程？

MultiThreading的概念有点模棱两可. 多线程可以指在CPU内核上同时执行多个线程或执行多个任务. 尽管它们在同一内核中执行，但它们是完全分开的.

多线程在概念上与抢先式多任务类似，但是它是在当前超标量处理器中的线程级别实现的.

多线程有两种主要的实现方法，一种是时间多线程，另一种是模拟多线程. 时间多线程可以进一步分为细粒度多线程和粗粒度. 多线程粗粒度多线程.

各种多线程技术

CMT粗粒度多线程是最简单的多线程技术. 当单个执行线程遇到较长的延迟（例如“缺少缓存”）时，将切换该线程，并且原始线程将等待操作完成，然后再切回.

FMT细粒度多线程比CMT粗粒度多线程复杂. 它可以在每个时钟周期中随时切换多个线程，以追求最大的输出容量. 当然，随时切换也是有代价的. 每个执行线程的平均执行时间更长.

消费类处理器上均未使用CMT和FMT. Intel和AMD处理器使用SMT同步多线程，但是NVIDIA和AMD GPU都使用FMT技术.

SMT同步多线程具有多个执行单元. CMT和FMT是单个执行单位下的技术. 不同的线程在指令级别并不是真正的“并行”，而SMT具有多个执行单元. 可以同时执行多个指令，这可以充分利用超标量处理器的潜力. 因此，SMT具有最大的灵活性和资源利用率，但是处理器也更加复杂.

但是，当前的使用者处理器都是超标量处理器，因此，为了支持SMT，体系结构没有太大变化: 主要需要增加的功能是能够在一个周期内从多个线程中获取指令，并且需要更大的寄存器文件来处理. 保存来自多个线程的数据.

并发线程数可以由芯片设计人员确定. 常见的模式是每个CPU内核有两个并发线程，但是某些处理器每个内核最多支持八个并发线程.

工作原理

对于单个处理器核心，尽管它每秒可以处理数千条指令，但在特定时间只能处理一条指令（单线程）. 超线程技术可以使一个物理处理器在软件层变成两个逻辑处理器，这使该处理器可以在某个特定时刻同时并行处理更多指令和数据（多个线程）. 当然，实际性能不能翻倍. 只有一个生存核心.

逻辑双核和物理双核

可以说，超线程是一种可以完全“调动” CPU内部临时空闲的处理资源的技术. Pentium 4 HT处理器增加了一个逻辑处理单元，该逻辑处理单元允许CPU同时执行多个程序，同时在两个线程都需要某个线程时共享CPU中的资源，例如: ALU，FPU，高速缓存等. 同时，必须暂时停止其中之一的资源，并释放资源，直到这些资源空闲为止. 因此，超线程的性能不等于两个CPU的性能.

四帧（双核，四线程）的Pentium EE 840在2005年显得有些夸张，当时单核仍然是绝对的主流

奔腾4 HT处理器发布时，英特尔表示，超线程技术只会将芯片面积增加5％，可以交换以提高15％〜30％的性能，而后来的Nehalem架构带来了新的超线程技术得益于指令集预测技术和较短的流水线.

它的性能比奔腾4好得多，再加上集成的内存控制器，使其具有更大的内存带宽和更大的缓存，从而可以更有效地发挥超线程的作用.

Nehalem的超线程可以将性能提高20-30％，而能耗却很少增加. 尽管随后的每个世代都有一些细微的变化，但这基本上是Nehalem体系结构的延续.

超线程的作用

事实上，当英特尔首次将超线程技术引入消费市场时，市场反应不佳，因为当时的操作系统和软件并未优化多线程技术，而大多数软件在一个线程中运行. 线程的优势不仅没有得到揭示，而且由于另一个虚拟处理器会抢占资源，因此它的运行速度比没有超线程的处理器还要慢.

这些年来，随着操作系统和软件对多核和多线程的逐步优化，这些问题已经改变. 特别是Windows 10系统已经针对多线程进行了很好的优化，并且操作系统的调度程序设置更加科学，具有多核和多线程的负载更加均匀.

在Windows 10下打开任务管理器时，您会发现物理核心和逻辑核心的负载都相当均衡. 除非手动指定了加载线程，否则以前很少会出现像Windows 7这样的单核加载和多核旁观者. 悲惨的.

Windows 10下的CPU负载相当均匀

关于超线程的作用，实际上非常明显. 我们已经测试了Core i7-6700K和Core i5-7600K. 它们的四核和单核Boost频率相同，均为4.0GHz和4.2GHz. ，区别在于是否存在超线程以及L3缓存的大小. 至于Skylake和Kaby Lake，两者的性能没有差别.

具有超线程功能的Core i7-6700K的多线程性能比Core i5-7600K约高19％. 但是，超线程技术提高了处理器的利用率并增加了吞吐量，同时略微增加了单线程的延迟. ，如果仅看一下单线程功能，Core i5-7600K实际上比Core i7-6700K好约2.8％. 但是，降低这么多的单线程性能实际上是非常经济的，这样多线程的性能可以提高很多.

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简而言之，超线程技术是提高内核利用率，充分调动空闲处理资源并增强内核并行计算性能的好东西. 在操作系统中，一个物理CPU可以用作多个CPU. 使用.

超线程有什么好处:

－有效提高CPU利用率

-提高计算机性能

-提高系统可靠性

例如，双核奔腾G4560具有超线程功能后，其性能飞速增长. 它在低端入门市场中相对流行. 双核四线程处理器可以对应大多数轻量级的日常应用程序.

当然，随着内核数量的增加，超线程的作用会减弱，特别是对于具有八个内核或更多内核的处理器. 16个帧看起来不错，但实际上，许多线程已卸载. 是的，大多数使用者和应用程序无法充分利用这么多线程的性能. 目前，只有视频和3D渲染软件以及压缩软件可以执行此操作. 软件仍然是限制硬件性能的最大因素.

此外，超线程技术需要CPU支持，主板支持，操作系统支持和应用程序软件支持. 这是必不可少的，否则它将无法正常工作.

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