超线程技术原理(超线程技术fgmt)

超线程的工作原理

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，指令级别并行）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，把一个物理内核模拟成两个逻辑内核，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的运行速度。

采用超线程即是可在同一时间里，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，每个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。

超线程技术的工作原理

在处理多个线程的过程中，多线程处理器内部的每个逻辑处理器均可以单独对中断做出响应，当第一个逻辑处理器跟踪一个软件线程时，第二个逻辑处理器也开始对另外一个软件线程进行跟踪和处理了。

另外，为了避免CPU处理资源冲突，负责处理第二个线程的那个逻辑处理器，其使用的是仅是运行第一个线程时被暂时闲置的处理单元。

例如：当一个逻辑处理器在执行浮点运算（使用处理器的浮点运算单元）时，另一个逻辑处理器可以执行加法运算（使用处理器的整数运算单元）。这样做，无疑大大提高了处理器内部处理单元的利用率和相应的数据、指令处吞吐能力。对于Prescott处理器，发热量大也主要是因为它。

英特尔超线程技术的工作原理

超线程技术的原理很简单，以前的单核心处理器，在同一时间内只可以处理一项工作(线程，Thread)，如果要处理一项以上的工作时，以前的单核心处理器是不可行的，所以英特尔就开发了超线程技术，以一个单核心的处理器，去模拟出双核心的环境，但这并非能够把处理器的效能提升双倍，原因在于实体的核心始终只有一个，而效能有约百分之至二十至三十增长。

在奔腾四时代INTEL就已经引入了人超线程技术，而特意的加长的流水线反而成了HT技术的累赘。

所以推出奔腾D及后来的酷睿2系列时，英特尔并没有加进超线程技术，因为奔腾D及酷睿2处理器已支援双核心处理器的运作，而且INTEL也在默默的钻研指令预测技术减少流水线。在酷睿2后期英特尔推出了酷睿2四核心处理器，因为有用户反映双核不足以应付手头的工作，再到后来，英特尔酷睿i7出现了，他带着 Intel全新的超线程技术，很短的流水线这得益于他的指令分支预测技术，拥有着奔腾四无法企及的效率，它是四核心处理器加进了超线程技术，处理器同时支持处理八个线程的工作，在这种环境下电脑可挂很多应用程序，支持多线程的应用，因此即使N多程序同时运行，电脑也没有运行减慢的感觉，操作起来依然是流畅如行云流水。

其实超线程技术拥有最高的功耗效能比，加入超线程技术所增加的晶体管数目及功耗并不多，但却相比增加一颗完整的核心更具性价比，加上酷睿i7微架构拥有高带宽及高容量三级高速缓存的优势，更能将超线程技术的功效发挥到极致。

要打开超线程技术，很简单，一般而言，在BIOS内就可以设定超线程技术的启动与否。当设定完成后，进入Windows的“我的电脑”，查看处理器，就能看出八个线程的工作情况。

加入超线程技术的英特尔酷睿i7处理器在多任务应用时最能发挥它的潜能，它可以同时处理N个的游戏及多媒体软件，而不会出现慢式死机。有人做了一些评测，是用Cinebench 10，跑Far Cry 2及Company of Heroes来测试有打开超线程技术与没有开启的性能的区别。

以下是测试结果：

超线程技术打开关闭

Cinebench 10 1m06s 1m19s

Far Cry 2(FPS) 43.5 FPS 40.5 FPS

Company of Heroes(FPS) 175.2 FPS 168 FPS.

从以上结果不难看出，加入超线程技术的英特尔酷睿i7处理器，打开超线程技术后明显性能提升明显。这无疑为追求高性能运算的用户提供了更多保障，可以说英特尔酷睿i7是定位高端的用户的最佳选择。