什么是超线程

什么是超线程


hp
对电脑有一定认识的朋友,都听过多线程技术,它利用两个处理器来同时执行二个线程,提高整体的工作效率,那么,这个超线程又是什么东东,它与多线程有什么关系呢?程序是一组编译代码,可以执行相关的数据计算与操作,这些代码由一条条的指令组成,每一个代码组就是一条线程。在电脑中,无论做任何操作,都需要动用到线程,即使按一按键盘,电脑响应输入信号,也有相关的指令在运行。
现有主流电脑使用x86架构,每次只能执行一条线程,即单线程系统。单芯片计算环境中,在执行指令的时候,CPU先找出相应指令所在的内存位置,执行下一条指令,再转换到另一个位置,在同一时间内CPU只能对应一个指令。线程可以中断,并把中间结果暂存在另一个特殊位置(堆栈),不同的线程可以交叉运行,实现多任务,但每次运行的线程仍然仅有一条,千万不要把多任务和多线程混淆了。
超线程是一种特殊的多线程技术,它可以充分利用CPU的效率,发挥单个物理CPU的潜力。它不是代替多处理器,而是为了让多处理器的实力发挥得更加完美。
简而言之: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,从而兼容多线程操作系统和软件,提高处理器的性能。操作系统或者应用软件的多线程可以同时运行于一个HTT处理器上,两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元,并行完成加、乘、负载等操作。这样就可以使得运行性能提高30%,这是因为在同一时间里,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,最早于2002年初出现Intel公司为服务器领域提供的Xeon处理器中。Intel在频率为3.06或更高的奔四处理器中应用了该技术。评测显示该技术能在费用增加少于5%的基础上获得超过25%的性能改进。据称该技术指明了未来处理器微体系技术的发展方向。
超线程技术的原理是,通过在硬件上的微小改变,使得从软件和操作系统来看,单处理器(cpu)表现为两个或更多的逻辑CPU,因为逻辑CPU间采用共享了Cache、总线等,从而能保持较低的成本增加。增加的硬件投入包括独立的一套指令指针,寄存器别名表,返回栈指针、高级编程中断控制器等,这些增加的硬件使得两个逻辑CPU间能以最少的冲突和耦合的方式工作。
超线程技术的重点在于对共享资源的利用。共享资源包括Cache,总线等。可选的共享技术包括静分区、门限共享和全共享。他们在资源分配的公平程度、灵活性和硬件实现的复杂性上有各自的特点。
超线程技术以两种方式改进系统的性能。一种方式,它能加速原本是多线程的应用程序的速度。这种情况,每个逻辑CPU运行同一应用的不同线程。另种方式,它能增加包含多个应用的多任务系统的工作量。这种情况,每个逻辑CPU可能运行不同应用的线程。 
HT技术就是超线程技术
要想达到超线程还需要有专门的支持超线程的软件支持才可以发挥其能力 
超线程”技术(Hyper-Threading Technology)是Intel在2002年发布的一项新技术。Intel率先在XERON处理器上得到应用。由于使用了该技术,Intel将是世界上首枚集成了双逻辑处理器单元的物理处理器(其实就是在一个处理器上整合了两个逻辑处理器单元)的提供者,据说此项技术能够提高30%的处理器性能。所谓超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把多线程处理器内部的两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,从而使单个处理器就能“享用”线程级的并行计算的处理器技术。多线程技术可以在支持多线程的操作系统和软件上,有效的增强处理器在多任务、多线程处理上的处理能力。
超线程技术可以使操作系统或者应用软件的多个线程,同时运行于一个超线程处理器上,其内部的两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元,并行完成加、乘、负载等操作。这样做可以使得处理器的处理能力提高30%,因为在同一时间里,应用程序可以充分使用芯片的各个运算单元。
对于单线程芯片来说,虽然也可以每秒钟处理成千上万条指令,但是在某一时刻,其只能够对一条指令(单个线程)进行处理,结果必然使处理器内部的其它处理单元闲置。而“超线程”技术则可以使处理器在某一时刻,同步并行处理更多指令和数据(多个线程)。可以这样说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资源充分“调动”起来的技术。
实现超线程的五大前提条件:
(1)需要CPU支持
目前正式支持超线程技术的CPU有Pentium4 3.06GHz 、2.40C、2.60C、2.80C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott处理器,还有部分型号的Xeon。
(2)需要主板芯片组支持
正式支持超线程技术的主板芯片组的主要型号包括Intel的875P,E7205,850E,865PE/G/P,845PE/GE/GV,845G(B-stepping),845E。875P,E7205,865PE/G/P,845PE/GE/GV芯片组均可正常支持超线程技术的使用,而早前的845E以及850E芯片组只要升级BIOS就可以解决支持的问题。SIS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SIS655、SIS658、SIS648FX。VIA方面有P4X400A、P4X600、P4X800。
(3)需要主板BIOS支持
主板厂商必须在BIOS中支持超线程才行。
(4)需要操作系统支持
目前微软的操作系统中只有Windows XP专业版及后续版本支持此功能,而在Windows2000上实现对超线程支持的计划已经取消了。
(5)需要应用软件支持
一般来说,只要能够支持多处理器的软件均可支持超线程技术,但是实际上这样的软件并不多,而且偏向于图形、视频处理等专业软件方面,游戏软件极少有支持的。应用软件有Office 2000、Office XP等。另外Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。 
“超线程”技术(Hyper-Threading Technology)是Intel在2002年发布的一项新技术。Intel率先在XERON处理器上得到应用。由于使用了该技术,Intel将是世界上首枚集成了双逻辑处理器单元的物理处理器(其实就是在一个处理器上整合了两个逻辑处理器单元)的提供者,据说此项技术能够提高30%的处理器性能。所谓超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把多线程处理器内部的两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,从而使单个处理器就能“享用”线程级的并行计算的处理器技术。多线程技术可以在支持多线程的操作系统和软件上,有效的增强处理器在多任务、多线程处理上的处理能力。
超线程技术可以使操作系统或者应用软件的多个线程,同时运行于一个超线程处理器上,其内部的两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元,并行完成加、乘、负载等操作。这样做可以使得处理器的处理能力提高30%,因为在同一时间里,应用程序可以充分使用芯片的各个运算单元。
对于单线程芯片来说,虽然也可以每秒钟处理成千上万条指令,但是在某一时刻,其只能够对一条指令(单个线程)进行处理,结果必然使处理器内部的其它处理单元闲置。而“超线程”技术则可以使处理器在某一时刻,同步并行处理更多指令和数据(多个线程)。可以这样说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资源充分“调动”起来的技术。
实现超线程的五大前提条件:
(1)需要CPU支持
目前正式支持超线程技术的CPU有Pentium4 3.06GHz 、2.40C、2.60C、2.80C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott处理器,还有部分型号的Xeon。
(2)需要主板芯片组支持
正式支持超线程技术的主板芯片组的主要型号包括Intel的875P,E7205,850E,865PE/G/P,845PE/GE/GV,845G(B-stepping),845E。875P,E7205,865PE/G/P,845PE/GE/GV芯片组均可正常支持超线程技术的使用,而早前的845E以及850E芯片组只要升级BIOS就可以解决支持的问题。SIS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SIS655、SIS658、SIS648FX。VIA方面有P4X400A、P4X600、P4X800。
(3)需要主板BIOS支持
主板厂商必须在BIOS中支持超线程才行。
(4)需要操作系统支持
目前微软的操作系统中只有Windows XP专业版及后续版本支持此功能,而在Windows2000上实现对超线程支持的计划已经取消了。
(5)需要应用软件支持
一般来说,只要能够支持多处理器的软件均可支持超线程技术,但是实际上这样的软件并不多,而且偏向于图形、视频处理等专业软件方面,游戏软件极少有支持的。应用软件有Office 2000、Office XP等。另外Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。
超线程编程和多处理器编程类似,关于这方面的简介可以参考:http://www1.ap.dell.com/content/topics/topic.aspx/ap/topics/power/zhcn/ps4q02_arrian?c=cn&l=zh&s=lca


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