超線程有哪些工作原理及優(yōu)缺點
超線程有哪些工作原理及優(yōu)缺點
超線程是Intel 所研發(fā)的一種技術(shù)，于2002年發(fā)布，相信很多人對超線程的工作原理還不是很了解吧。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理的超線程的內(nèi)容，希望大家喜歡!
超線程的簡介
通過超線程技術(shù)，英特爾成為第一家公司實現(xiàn)在一個實體處理器中，提供兩個邏輯線程。
之后的Pentium D縱使不支持超線程技術(shù)，但就集成了兩個實體核心，所以仍會見到兩個邏輯線程。超線程的未來發(fā)展，是提升處理器的邏輯線程，英特爾有計劃將8核心的處理器，加以配合超線程技術(shù)，使之成為16個邏輯線程的產(chǎn)品。
英特爾表示，超線程技術(shù)讓(P4)處理器增加5%的裸晶面積，就可以換來15%~30%的效能提升。但實際上，在某些程序或未對多線程編譯的程序而言，超線程反而會降低效能。除此之外，超線程技術(shù)亦要操作系統(tǒng)的配合，普通支持多處理器技術(shù)的系統(tǒng)亦未必能充分發(fā)揮該技術(shù)。例如Windows 2000，英特爾并不鼓勵使用者在此系統(tǒng)中利用超線程。原先不支持多核心的Windows XPHome Edition卻支持超線程技術(shù)。
超線程的工作原理
盡管提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量后的確可以改善性能，但這樣的CPU性能提高在技術(shù)上存在較大的難度。實際上在應(yīng)用中基于很多原因，CPU的執(zhí)行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取數(shù)據(jù)(總線/內(nèi)存的瓶頸)，其執(zhí)行單元利用率會明顯下降。另外就是目前大多數(shù)執(zhí)行線程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism，指令級別并行)支持。這些都造成了目前CPU的性能沒有得到全部的發(fā)揮。因此，Intel則采用另一個思路去提高CPU的性能，讓CPU可以同時執(zhí)行多重線程，就能夠讓CPU發(fā)揮更大效率，即所謂“超線程(Hyper-Threading，簡稱“HT”)”技術(shù)。超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令，把一個物理內(nèi)核模擬成兩個邏輯內(nèi)核，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，進(jìn)而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，減少了CPU的閑置時間，提高的CPU的運行速度。
采用超線程即是可在同一時間里，應(yīng)用程序可以使用芯片的不同部分。雖然單線程芯片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令，但是在任一時刻只能夠?qū)σ粭l線程進(jìn)行操作。而超線程技術(shù)可以使芯片同時進(jìn)行多線程處理，使芯片性能得到提升。
超線程技術(shù)是在一顆CPU同時執(zhí)行多個程序而共同分享一顆CPU內(nèi)的資源，理論上要像兩顆CPU一樣在同一時間執(zhí)行兩個線程，P4處理器需要多加入一個Logical CPU Pointer(邏輯處理單元)。因此新一代的P4 HT的die的面積比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU(整數(shù)運算單元)、FPU(浮點運算單元)、L2 Cache(二級緩存)則保持不變，這些部分是被分享的。
雖然采用超線程技術(shù)能同時執(zhí)行兩個線程，但它并不象兩個真正的CPU那樣，每個CPU都具有獨立的資源。當(dāng)兩個線程都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，并讓出資源，直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。
超線程技術(shù)的優(yōu)點
1.超線程技術(shù)的優(yōu)勢在于同時進(jìn)行多任務(wù)批處理工作，盡管現(xiàn)在支持超線程技術(shù)的軟件不多，也只有少數(shù)的軟件可以享受到由超線程技術(shù)帶來的性能提升，但是這符合今后軟件等技術(shù)的發(fā)展方向，今后更多的軟件將受益于超線程技術(shù)。
2.從目前來看，部分客戶可以發(fā)覺在運行某些特定軟件時，超線程技術(shù)讓系統(tǒng)有了30%的性能提升，為超線程技術(shù)優(yōu)化的軟件都能夠享受到超線程技術(shù)的好處。
3.客戶同時運行兩個以上的軟件時候，將可以明顯的感受到這兩個軟件的性能都得到提升相比關(guān)閉超線程技術(shù)的情況下都有很大的提升，超線程技術(shù)的效率優(yōu)勢只有在多任務(wù)操作時候才能得到發(fā)揮。
4.目前支持超線程技術(shù)的Windows XP操作系統(tǒng)，其中的很多系統(tǒng)軟件都已經(jīng)針對超線程技術(shù)優(yōu)化過，因此在使用Windows 操作系統(tǒng)的時候可以很好的享受到超線程技術(shù)帶來好處。
超線程技術(shù)的缺點
1.因為超線程技術(shù)是對多任務(wù)處理有優(yōu)勢，因此當(dāng)運行單線程運用軟件時，超線程技術(shù)將會降低系統(tǒng)性能，尤其在多線程操作系統(tǒng)運行單線程軟件時將容易出現(xiàn)此問題。
2.在打開超線程支持后，如果處理器以雙處理器模式工作，那么處理器內(nèi)部緩存就會被劃分成幾區(qū)域，互相共享內(nèi)部資源。對于不支持多處理器工作的軟件在雙處理器上運行時出錯的概率要比單處理器上高很多。
3.目前因為很多工作站軟件為Windows 2000操作系統(tǒng)進(jìn)行過優(yōu)化，但是采用Windows 2000這樣的操作系統(tǒng)的工作站無法完全利用超線程技術(shù)的優(yōu)勢，也帶來不了高的工作效率
4.超線程技術(shù)只能提高40%左右的性能(測評時可以看成50%，即Core i3 的執(zhí)行效率為3核速率，Core i5 4核 HT與Core i7 的執(zhí)行效率為6核速率)
與雙核心區(qū)別
超線程(Hyper Threading)技術(shù)，是近幾年在程序處理上比較經(jīng)典的解決方案，具有超線程技術(shù)的CPU，搭配支持超線程技術(shù)的Windows 系統(tǒng)(Windows XP/2003)，可以減少系統(tǒng)資源的浪費，從而提高了處理器的工作效率。
實際上，超線程技術(shù)是把一個處理器模擬為兩個處理器使用，這樣能有效地利用和分配資源，達(dá)到提高整體性能的目的，這就是為什么超線程CPU在系統(tǒng)中也會被識別成兩個CPU的原因。
雙核心CPU則不同，雙核心處理器的概念就是將兩顆處理器的芯片，通過全新的封裝技術(shù)，整合成為一顆處理器，在這一顆處理器中擁有兩顆核心，真正地實現(xiàn)了多處理器協(xié)同工作。雙核心處理器核心內(nèi)的資源都是獨立的，而且也可以交換使用資源，核心與核心之間溝通的延遲遠(yuǎn)比多個單核心處理器同時運行好。
超線程技術(shù)的技術(shù)支持
技術(shù)原理
"超線程"(Hyperthreading Technology)技術(shù)就是通過采用特殊的硬件指令，可以把兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理超線程芯片，在單處理器中實現(xiàn)線程級的并行計算，同時在相應(yīng)的軟硬件的支持下大幅度的提高運行效能，從而實現(xiàn)在單處理器上模擬雙處理器的效能。其實，從實質(zhì)上說，超線程是一種可以將CPU內(nèi)部暫時閑置處理資源充分"調(diào)動"起來的技術(shù)。
實現(xiàn)條件
* CPU的支持，實現(xiàn)"超線程"的功能必須選購一塊支持"HT"技術(shù)的處理器。Intel 支持這一技術(shù)的CPU有Core i3、Core i5、Core i7全系。在老CPU中，Pentium4 3.06GHz 、2.40C、2.60C、2.80C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott處理器，還有部分型號的Xeon支持超線程技術(shù)。
*主板芯片組和主板BIOS的支持
正式支持"HT"技術(shù)的芯片組有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芯片組均可直接支持超線程技術(shù)的使用，而早前的845E以及850E芯片組，只要升級BIOS就可以解決支持的問題。SiS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SiS655、SiS658、SiS648FX。VIA方面有P4X400A、P4X600、P4X800。同時，主板的BIOS也必須支持超線程功能。
*操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持
目前在微軟的操作系統(tǒng)中只有Windows XP及以上的版本才能正式支持"超線程"技術(shù)，Windows 98/Me/2000均不支持此項功能。
一般說來，最大發(fā)揮HT技術(shù)的運行效能還需要真正支持超線程技術(shù)的軟件。
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