超线程(Hyper-Threading)

运行方式

      每个单位时间内,一个CPU只能处理一个线程操作系统:thread),以这样的单位进行,如果想要在一单位时间内处理超过一个线程是不可能的,除非是有两个CPU的实体单元。双核心技术是将两个一样的CPU放置于一个封装内(直接将两个CPU做成一个芯片)。而英特尔的Hyper-Threading技术是在CPU内部仅复制必要的资源、让CPU模拟成两个线程;也就是一个实体核心,两个逻辑线程,在一单位时间内处理两个线程的工作,模拟实体双核心、双线程运作。

      Intel自Pentium开始引入超标量乱序运行、大量的暂存器寄存器重命名、多指令解码器预测运行等特性;这些特性的原理是让CPU拥有大量资源,并可以预先运行及平行运行指令,以增加指令运行效率,可是在现实中这些资源经常闲置;为了有效利用这些资源,就干脆再增加一些资源来运行第二个线程,让这些闲置资源可运行另一个线程,而且CPU只要增加少数资源就可以模拟成两个线程运作。

Hyper-Threading概述

      超线程技术,Hyper-Threading是一种多线程并行技术——即同步多执行线程(SMT,simultaneous Multi-threading)。通过在一枚cpu上整合两个逻辑处理器(注:是处理器而不是运算单元)单元,使得具有这种技术的新型CPU具有能同时执行多个线程的能力。

      Hyper-Threading的原理很简单,就是把一颗CPU当成两颗来用,将一颗具Hyper-Threading功能的“实体”处理器变成两个“逻辑”处理器,而逻辑处理器对于操作系统来说跟实体处理器并没什么两样,因此操作系统会把工作线程分派给这“两颗”处理器去执行,让多种应用程序或单一应用程序的多个执行绪(thread),能够同时在同一颗处理器上执行;不过两个逻辑处理器是共享这颗CPU的所有执行资源。

      Hyper-Threading做法是复制一颗处理器的架构指挥中心(architectural state)变成两个,使得操作系统认为是在与两颗处理器沟通,但这两个架构指挥中心共享该处理器的工作资源(execution resources)。架构指挥中心追踪每个程序或执行绪的执行状况;工作资源指的则是“处理器用来进行加、乘、加载等工作的单元(execution unit)”。如此一来,操作系统把工作线程安排好以后,就分派给这两个逻辑上的处理器执行,而这颗CPU的每个执行单元等于在同样的时间内要服务两个“指令处理中心”,当然它的效率就高多了,操作系统就把一颗实体的处理器认定为两个逻辑处理器作工作指派,当然整体工作效能就比没有具备Hyper-Threading 的处理器高出许多,性价比自然高出许多。

顾虑

      由于处理器实际上只有一个实体核心,能够提升的性能约为5~15%左右,且万一发生资源互抢的情形时,整体性能反而会下降。这亦是AMD不提供虚拟双核心处理器的理由。

      要令到电脑支持超线程技术,必须要软件和硬件的配合。

  • 硬件方面:处理器本身要支持超线程,芯片组亦要支持相关处理器。
  • 软件方面:要充分发挥超线程的性能,用户要使用支持超线程技术的操作系统(除了微软的Windows 2000之后的版本外,Linux kernel 2.4.x亦开始支持该技术)。不是所有程序都可以发挥超线程,通常优化了多处理器的程序都可以支持到。
posted @ 2014-01-14 16:57  xplee  阅读(3250)  评论(0编辑  收藏  举报