CPU超线程技术
cpu超线程技术
cpu生产商为了提高cpu的性能，通常做法是提高cpu的时钟频率和增加缓存容量。不过目前cpu的频率越来越快，如果再通过提升cpu频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。
尽管提高cpu的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但这样的cpu性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因，cpu的执行单元都没有被充分使用。如果cpu不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ilp（instruction-level parallelism，多种指令同时执行）支持。这些都造成了目前cpu的性能没有得到全部的发挥。因此，intel则采用另一个思路去提高cpu的性能，让cpu可以同时执行多重线程，就能够让cpu发挥更大效率，即所谓“超线程（hyper-threading，简称“ht”）”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了cpu的闲置时间，提高的cpu的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗cpu同时执行多个程序而共同分享一颗cpu内的资源，理论上要像两颗cpu一样在同一时间执行两个线程，p4处理器需要多加入一个logical cpu pointer（逻辑处理单元）。因此新一代的p4 ht的die的面积比以往的p4增大了5%。而其余部分如alu（整数运算单元）、fpu（浮点运算单元）、l2 cache（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的cpu那样，每各cpu都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗cpu的性能。
英特尔p4 超线程有两个运行模式，single task mode（单任务模式）及multi task mode（多任务模式），当程序不支持multi-processing（多处理器作业）时，系统会停止其中一个逻辑cpu的运行，把资源集中于单个逻辑cpu中，让单线程程序不会因其中一个逻辑cpu闲置而减低性能，但由于被停止运行的逻辑cpu还是会等待工作，占用一定的资源，因此hyper-threading cpu运行single task mode程序模式时，有可能达不到不带超线程功能的cpu性能，但性能差距不会太大。也就是说，当运行单线程运用软件时，超线程技术甚至会降低系统性能，尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
需要注意的是，含有超线程技术的cpu需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。目前支持超线程技术的芯片组包括如：英特尔i845ge、pe及矽统isr658 rdram、sis645dx、sis651可直接支持超线程；英特尔i845e、i850e通过升级bios后可支持；威盛p4x400、p4x400a可支持，但未获得正式授权。操作系统如：microsoft windows xp、microsoft windows 2003，linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。
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尽管提高cpu的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但这样的cpu性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因，cpu的执行单元都没有被充分使用。如果cpu不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ilp（instruction-level parallelism，多种指令同时执行）支持。这些都造成了目前cpu的性能没有得到全部的发挥。因此，intel则采用另一个思路去提高cpu的性能，让cpu可以同时执行多重线程，就能够让cpu发挥更大效率，即所谓“超线程（hyper-threading，简称“ht”）”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了cpu的闲置时间，提高的cpu的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗cpu同时执行多个程序而共同分享一颗cpu内的资源，理论上要像两颗cpu一样在同一时间执行两个线程，p4处理器需要多加入一个logical cpu pointer（逻辑处理单元）。因此新一代的p4 ht的die的面积比以往的p4增大了5%。而其余部分如alu（整数运算单元）、fpu（浮点运算单元）、l2 cache（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的cpu那样，每各cpu都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗cpu的性能。
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需要注意的是，含有超线程技术的cpu需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。目前支持超线程技术的芯片组包括如：英特尔i845ge、pe及矽统isr658 rdram、sis645dx、sis651可直接支持超线程；英特尔i845e、i850e通过升级bios后可支持；威盛p4x400、p4x400a可支持，但未获得正式授权。操作系统如：microsoft windows xp、microsoft windows 2003，linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。
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