多线程与超线程-架构快速进阶教程
1. 简介
在本教程中，我们将介绍计算机科学的两种处理技术。特别是，我们将介绍多线程和超线程技术，讨论它们的不同方法，突出它们的优点和缺点，并讨论它们最常见的用法。
2. 多线程
在计算机系统中，处理器执行称为线程的轻量级指令集。为了提高整体系统性能、响应能力和吞吐量，可以在不同的内核上同时执行多个线程。多线程 CPU 的概念自 1950 年代以来一直存在，但同时多线程于 1968 年由IBM首次引入。
多线程编程允许在操作系统的支持下执行多个轻量级线程。这些轻量级进程分为两种类型：内核线程和用户线程。
操作系统支持生成内核线程。内核线程更易于维护，但生成速度较慢。另一方面，用户线程的管理和创建更简单。用户可以通过通用的线程库创建它们，并且可以与任何操作系统一起使用。
3. 超线程
另一项旨在增强 CPU 性能和提供线程级并行性的技术是超线程，它于 2002 年由英特尔在至强服务器和奔腾 4台式机处理器上首次推出。
在这项技术中，CPU 分为两个或多个虚拟化 CPU 内核。这些虚拟化 CPU 内核独立工作，因此可以同时执行多个线程：
因此，操作系统将每个物理内核识别为两个虚拟化内核，并在每个可视化内核上执行线程。通过这样做，可以在单个物理内核上调度多个线程，并提高处理器的利用率。
4. 多线程和超线程的比较
多线程和超线程都是旨在实现系统的高性能和响应能力的技术。它们用于提高 CPU 的时钟速度和缓存大小。
首先，多线程需要仔细考虑线程同步、竞争情况和死锁，因此通常是一个具有挑战性的主题。这是因为线程通常具有相同的内存和资源。
另一方面，使用超线程通常不涉及任何额外的编程，因为它是一种硬件级技术。操作系统管理超线程内核上的线程调度，将工作负载划分为可独立运行的进程。
多线程和超线程之间的差异摘要：
5. 优点和缺点
多线程和超线程也有其自身的优点和局限性。
多线程可以更有效地处理可以并行化但需要更多处理能力的任务。另一方面，超线程提高了处理器处理多线程的效率，并提供了高水平的并行性，但不能提供与多线程一样多的处理能力。
多线程和超线程的一些优点和限制的摘要：
6. 多线程和超线程的用例
多线程主要用于可以轻松划分为多个线程并且不包括数据依赖关系的任务，这意味着它们不会严重相互依赖或包含多个危险。可以分解为多个线程并同时执行的任务通常包括桌面应用程序，例如文件 I/O、Web 浏览、网络和图像处理。
超线程更多地用于需要高度并行性的任务，例如视频编辑，3D渲染以及科学和数学模拟。
请注意，在决定使用哪种技术之前，请务必考虑工作负载的特定需求和系统的功能。
7. 结论
超线程将单个物理处理器分解为两个逻辑/虚拟处理器，而多线程同时在单个进程中运行多个线程。这是这两种技术之间的主要区别。此外，编程多线程和超线程的难度可能取决于编程语言、应用程序的特定要求以及硬件和操作系统提供的支持级别。
