超線程

超線程

是提升處理器的邏輯線程
超線程(HT, Hyper-Threading)是英特爾研發的一種技術,于2002年發布。超線程技術原先隻應用于Xeon處理器中,當時稱為“Super-Threading”。之後陸續應用在Pentium4HT中。早期代号為Jackson。超線程是英特爾開發出來的一項技術,使得單個處理器可以象兩個邏輯處理器那樣運行,這樣單個處理器以并行執行線程。這裡的單個處理器也可以理解為CPU的一個核心;這樣便可以理解為什麼開啟了超線程技術後,邏輯CPU的數目是核心數的兩倍了。
    中文名:超線程 外文名:Super-Threading/Hyper-Threading 别名: 發布時間:2002年 公 司:英特爾 簡 稱:HT 學 科:計算機

基本簡介

超線程技術把多線程處理器内部的兩個邏輯内核模拟成兩個物理芯片,讓單個處理器就能使用線程級的并行計算,進而兼容多線程操作系統和軟件。超線程技術充分利用空閑CPU資源,在相同時間内完成更多工作。

雖然采用超線程技術能夠同時執行兩個線程,當兩個線程同時需要某個資源時,其中一個線程必須讓出資源暫時挂起,直到這些資源空閑以後才能繼續。因此,超線程的性能并不等于兩個CPU的性能。而且,超線程技術的CPU需要芯片組、操作系統和應用軟件的支持,才能比較理想地發揮該項技術的優勢。本文的主要工作就是研究Kylin操作系統如何有效支持的Intel超線程處理器。

運作方式

每個單位時間内,一個單運行管線的CPU隻能處理一個線程(操作系統:thread),以這樣的單位進行,如果想要在一單位時間内處理超過一個線程是不可能的,除非是有兩個CPU的實體單元。雙核心技術是将兩個一樣的CPU放置于一個封裝内(或直接将兩個CPU做成一個芯片),而英特爾的多線程技術是在CPU内部僅複制必要的資源、讓兩個線程可同時運行;在一單位時間内處理兩個線程的工作,模拟實體雙核心、雙線程運作。

Intel自Pentium開始引入超标量、亂序運行、大量的寄存器及寄存器重命名、多指令解碼器、預測運行等特性;這些特性的原理是讓CPU擁有大量資源,并可以預先運行及平行運行指令,以增加指令運行效率,可是在現實中這些資源經常閑置;為了有效利用這些資源,就幹脆再增加一些資源來運行第二個線程,讓這些閑置資源可執行另一個線程,而且CPU隻要增加少數資源就可以模拟成兩個線程運作。

P4處理器需多加一個Logical CPU Pointer(邏輯處理單元)。因此P4HT的die的面積比以往的P4增大了5%。而其餘部分如ALU(整數運算單元)、FPU(浮點運算單元)、L2 Cache(二級緩存)并未增加,且是共享的。

超線程的需求條件

并不是所有的處理器都支持超線程,支持超線程的台式機處理器有以下幾種:

1、Intel Pentium 4 B 3.06GHz

2、Intel Pentium 4 C 2.4/2.6/2.8/3.0/3.2/3.4

3、Intel Pentium 4 E 2.8(800FSB)/3.0/3.2/3.4/3.6

4、Intel Pentium 4 XE 3.4/3.46/3.73

5、Intel Pentium 4 520/530/53l/540/541/550/551/560/561/570/57l/630/640/650/660

6、Intel Pentium XE 840(雙核加NT)

超線程除了需要CPU的支持外還需要以下幾個方面的支持:

1、需要主闆BIOS的支持。主闆廠商必須在BIOS中支持超線程才可以。個别的主闆需要升級BIOS才能穩定支持。

2、需要操作系統支持。Windows XP即支持此功能。

3、需要應用軟件的支持。通常,隻要支持多處理器的軟件就能支持超線程技術,但是目前支持多處理器的軟件并不多,當前支持超線程技術的應用軟件主要有Office 2000、Office XP及Linux kernel 2.4.x以後的版本。

優缺點

優點

1.超線程技術的優勢在于同時進行多任務批處理工作,盡管支持超線程技術的軟件不多,也隻有少數的軟件可以享受到由超線程技術帶來的性能提升,但是這符合今後軟件等技術的發展方向,今後更多的軟件将受益于超線程技術。

2.從來看,部分客戶可以發覺在運行某些特定軟件時,超線程技術讓系統有了30%的性能提升,為超線程技術優化的軟件都能夠享受到超線程技術的好處。

3.客戶同時運行兩個以上的軟件時候,将可以明顯的感受到這兩個軟件的性能都得到提升相比關閉超線程技術的情況下都有很大的提升,超線程技術的效率優勢隻有在多任務操作時候才能得到發揮。

4.支持超線程技術的Windows XP操作系統,其中的很多系統軟件都已經針對超線程技術優化過,因此在使用Windows操作系統的時候可以很好的享受到超線程技術帶來好處。

缺點

1.因為超線程技術是對多任務處理有優勢,因此當運行單線程運用軟件時,超線程技術将會降低系統性能,尤其在多線程操作系統運行單線程軟件時将容易出現此問題。

2.在打開超線程支持後,如果處理器以雙處理器模式工作,那麼處理器内部緩存就會被劃分成幾區域,互相共享内部資源。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.因為很多工作站軟件為Windows 2000操作系統進行過優化,但是采用Windows 2000這樣的操作系統的工作站無法完全利用超線程技術的優勢,也帶來不了高的工作效率。

4.超線程技術隻能提高40%左右的性能(測評時可以看成50%,即Core i3的執行效率為3核速率,Core i5 4核HT與Core i7的執行效率為6核速率)

與多核心區别

超線程技術與多核體系結構的區别如下:①超線程技術是通過延遲隐藏的方法,提高了處理器的性能,本質上,就是多個線程共享一個處理單元。因此,采用超線程技術所獲得的性能并不是真正意義上的并行。從而采用超線程技術獲得的性能提升,将會随着應用程序以及硬件平台的不同而參差不齊。②多核處理器是将兩個甚至更多的獨立執行單元,嵌入到一個處理器内部。每個指令序列(線程),都具有一個完整的硬件執行環境,所以各線程之間就實現了真正意義上的并行。

超線程技術與多核技術相結合可以給應用程序帶來更大的優化空間,進而極大地提高系統的吞吐率。

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