cpu的超线程 MBA智库:NetBurst架构的奔腾4在设计中的应用

来自MBA智库百科全书（）

超线程技术（HTT）

内容

[编辑]

什么是超线程技术

超线程技术使用特殊的硬件指令将两个逻辑内核仿真为两个物理芯片，以便单个处理器可以使用线程级并行计算。具体地，通过CPU的寄存器形成两个逻辑处理器以共享处理器的物理执行单元，并且同时执行诸如加法，乘法和加载的操作。操作系统或应用程序软件的多线程可以同时在一个HTT处理器上运行，并且两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元，并并行执行加，乘和加载等操作，因此可以提高运行性能。这是因为同时应用程序可以使用芯片的不同部分。尽管单线程芯片每秒可处理数千条指令，但它只能在任何时间处理一条指令。超线程技术使芯片可以同时执行多线程处理，从而提高了芯片的性能。

[编辑]

超线程技术的原因

CPU的发展到今天，尽管其总体速度越来越快，但内部执行单元的利用率却越来越低。为什么？ Pentium 4的原始NetBurst体系结构被设计为一次只能处理一个线程，与此同时，我们的计算机需要同步执行的任务正在增加，并且程之间进行切换需要花费时间。太多，处理器的应用效率自然会降低。

很长一段时间，为了提高CPU的性能，CPU制造商通常会提高CPU的时钟频率，增加高速缓存容量，晶体管的数量以及指令集以提高其性能。这些方法的副作用是增加了处理器的功耗，并且常常受到制造工艺限制和过高的成本的限制。如果CPU要获得更好的性能和更快的处理速度，则需要更多的电源和更强的散热条件。 2005年，英特尔取消了4.0GHz“ Te-jas”单核处理器的生产。因为他们发现为了达到此频率，其驱动功率必须达到100W。不仅如此，要确保其正常运行还需要进行温度控制，并且需要更大的散热器。如果处理器可以在不增加硬件投资的情况下充分利用现有强大的物理单元来执行多线程以增强性能，那么效果如何呢？因此，英特尔采用了另一种思路来提高CPU的性能。 CPU可以同时执行多个线程，因此CPU可以更有效地发挥超线程技术。

正是由于低廉的价格可以带来巨大的性能提升，超线程技术受到了英特尔的青睐，并且得到了大力推广。

[编辑]

超线程技术如何工作

超线程技术的工作原理是在每个时钟周期内完成更多工作。支持超线程（HT）技术的处理器允许当前的操作系统和应用程序看到两个虚拟处理器。该过程设备可以同时处理两组任务，充分利用空闲资源，可以同时完成更多的工作。

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都可以分别响应中断。当第一逻辑处理器跟踪软件线程时，第二逻辑处理器处理器也开始跟踪和处理另一个软件线程。此外，为了避免CPU处理资源冲突，负责处理第二个线程的逻辑处理器仅使用在第一个线程运行时暂时处于空闲状态的处理单元。例如：当逻辑处理器执行浮点运算（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）。这样做无疑将大大提高处理器内部处理单元的利用率以及相应数据和指令的吞吐能力。

[编辑]

超线程技术的优缺点

1.优点

（1)投资少，质量好，价格低。因为该技术将一个处理器仿真为两个处理器一起使用，所以可以用最少的投资来提高性能。对于操作系统，它也可以像您真正拥有两个物理处理器一样工作处理器，从而可以在一个处理器上同时执行两个程序或一个程序的两个线程，由于减少了线程之间的切换，提高了执行单元的利用率，大大提高了处理器的实际使用率。

（2)超线程在许多服务器应用程序（例如Web服务和SQL）中表现良好。2001年，IBM推出了首款双核Power4处理器。服务器得到了很大的改进。

（3)一些支持多线程的软件应用程序可以获得大约30的性能提升，例如3Dsmax，Maya，Of-rice，Photoshop等。在未来的软件开发中，支持多线程的软件应用程序将蓬勃发展，并且大多数主流软件将使用超线程，因为硬件和软件制造商都将使用新技术来巩固其市场地位。

（[4) WindowsXP已经为此进行了优化。当运行多个不支持多线程的程序时，性能可能也会得到改善。即使造成损失，它看起来也相对较小。

（[5)基本上所有主流台式机芯片组都可以支持超线程，而无需支付额外费用。

（6)当前，高端PentiumEE和某些Xe-on还支持超线程技术。在支持超线程处理器的计算机上，支持多个CPU的Windows将识别两个CPU。 Windows还将识别两个CPU，并且在支持双核超线程的处理器上，Windows将识别四个CPU。

2.缺点

（1)英特尔P4超线程具有两种操作模式，即Sin-gleTaskMode（单任务模式）和MuhiTaskMode（多任务模式）。当程序不支持多处理（多处理器操作）时，系统将停止其中一个逻辑CPU的操作，并将资源集中在单个逻辑CPU上，因此单线程程序不会由于其中一个逻辑CPU处于空闲状态而降低性能，但是由于已停止的逻辑CPU仍会等待工作并占用一定的资源，因此，当Hyper-Thread-ingCPU在SingleTaskMode程序模式下运行时，有可能无法实现没有超线程功能的CPU性能。

（2)现在只有WindowsXP可以支持超线程技术，因此在操作系统中受到很大限制。尽管Microsoft新推出的Windows VISTA系统也支持该技术，但是VISTA系统要求计算机硬件和软件非常高，因此安装成本相对较高。

（3)缺乏大量通用应用程序软件的支持，因此性能无法得到充分体现。

来自“”

该条目对我有帮助3

奖励

MBA智囊团APP

扫描并下载MBA智囊团APP

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shoujiruanjian/article-372948-1.html