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什么是超线程技术?

导读大家好,我是极客范本期栏目编辑小范,现在为大家讲解以上问题。什么是超线程技术?超线程技术是在一个CPU中同时执行多个程序,在一个CPU中

音频解说

大家好,我是极客范本期栏目编辑小范,现在为大家讲解以上问题。

什么是超线程技术?

超线程技术是在一个CPU中同时执行多个程序,在一个CPU中共享资源。理论上,需要同时执行两个线程作为两个CPU。P4处理器需要添加一个逻辑中央处理器指针。因此,新一代P4 HT的芯片面积比以前的P4大5%。其他部分,如ALU(整数算术单元)、FPU(浮点算术单元)和L2缓存保持不变,这些部分是共享的。

虽然超线程技术可以同时执行两个线程,但它不像两个真正的CPU,每个CPU都有独立的资源。当两个线程同时需要某个资源时,其中一个线程应该暂时停止并放弃该资源,直到这些资源空闲。因此,超线程的性能并不等于两个CPU的性能。

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超线程和性能提升。

大多数人认为使用超线程技术可以大大提高系统性能,但这是真的吗?不要忘记实现超线程技术的先决条件,这是超线程技术发挥应有作用的先决条件。除了操作系统的支持,还必须有软件的支持。从这一点可以看出,就目前的软件情况来看,支持双处理器技术的软件还是少数。目前,由于设计原则的不同,大多数软件无法从超线程技术中获得直接的好处。超线程技术是在线程级并行处理命令,根据线程动态分配处理器等资源。这项技术的核心思想是ldquo并行性”,即提高命令执行的并行性和每个时钟的效率。因此,在设计中需要对软件进行线程化,提高并行处理能力。目前PC上的应用程序几乎都没有为此进行过优化,采用超线程技术也没有没能大幅度提升性能。

超线程与效能提升

超线程技术的必要性。

提高CPU性能需求。

虽然提高CPU时钟频率和缓存容量可以提高CPU性能,但技术上很难提高CPU性能。实际上,由于应用中的诸多原因,CPU的执行单元并没有得到充分利用。如果CPU不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元的利用率就会明显下降。此外,目前大多数执行线程缺乏ILP(指令级并行)支持。这些都导致了目前CPU的性能没有得到充分利用。因此,英特尔采用了另一种思路来提升CPU的性能,让CPU可以同时执行多个线程,这样可以让CPU发挥更大的效率,也就是所谓的“超线程”技术。超线程技术是利用特殊的硬件指令,将两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,使单个处理器可以使用线程级并行计算,兼容多线程操作系统和软件,减少CPU的空闲时间,提高CPU的运行效率。

HT技术出现的必然性

借助超线程,应用程序可以同时使用芯片的不同部分。尽管一个单线程芯片每秒可以处理数千条指令,但它在任何时候都只能对一条指令进行操作。超线程技术可以使芯片同时多线程,提高芯片的性能。

提升CPU性能需要

超线程技术

P4英特尔超线程技术有两种操作模式,单任务模式和多任务模式。当程序不支持多处理时,系统将停止其中一个逻辑CPU,并将资源集中在单个逻辑CPU上。让单线程程序不要因为其中一个逻辑CPU空闲而降低性能,而是因为停止运行的逻辑CPU仍然会等待工作并占用一定的资源,当超线程CPU运行单任务模式程序模式时,可能没有超线程功能也达不到CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,在运行单线程应用软件时,超线程技术甚至可能会降低系统性能,尤其是在多线程操作系统中运行单线程软件时。

需要注意的是,采用超线程技术的CPU需要芯片组和软件支持,才能充分发挥这项技术的优势。微软Windows XP、微软Windows 2003、Linuxkernel 2.4.x及更高版本等操作系统也支持超线程技术。

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