cpu超线程有什么用

花间集2023-04-28  25

“超线程”(HyperthreadingTechnology)技术是通过采用特殊的硬件指令,可以把两个逻辑内核模拟成两个物理超线程芯片,在单处理器中实现线程级的并行计算,同时大幅提高运行效能,从而实现在单处理器上模拟双处理器的效能。

如果我们CPU将一件工作,分成10份,由10个人来分别完成,只有10个人全完成了,这个工作才算全完成,可以理解为10跳流水线共同完成完这项工作的所有部分,CPU才可以进行下一件工作。

一件工作分得越细致,需要的人越多,流水线就越长,效率(CPU频率)越高,就像工厂里的生产线一样。然而可能分给每个人(每条流水线)的任务不尽相同,有的先完成了,有的后完成了,先完成的必须等待后完成的做完了才可以进行CPU下一工作。

这样就造成了空闲。流水线做的越长(工作分得越细致、共同完成这个工作的人越多)这种情况越严重。因此超线程技术就诞生了,超线程技术实际上是虚拟一个CPU,让已经完成自己任务的,进入等待状态的流水线(那个分配的任务比较轻的,干活比较快的人),提前进行下一任务。理论上这样可以提高效率。

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。因此支持Intel超线程技术的cpu,打开超线程设置,允许超线程运行后,在操作系统中看到的cpu数量是实际物理cpu数量的两倍,就是1个cpu可以看到两个,两个可以看到四个。

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。

什么是双核处理器呢双核处理器背后的概念蕴涵着什么意义呢简而言之,双核处理器即是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。换句话说,将两个物理处理器核心整合入一个核中。企业IT管理者们也一直坚持寻求增进性能而不用提高实际硬件覆盖区的方法。多核处理器解决方案针对这些需求,提供更强的性能而不需要增大能量或实际空间。

双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理器指令数的总量,因此增加一个内核,处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。在这里我们必须强调一点的是,如果你想让系统达到最大性能,你必须充分利用两个内核中的所有可执行单元:即让所有执行单元都有活可干!

为什么IBM、HP等厂商的双核产品无法实现普及呢,因为它们相当昂贵的,从来没得到广泛应用。比如拥有128MB L3缓存的双核心IBM Power4处理器的尺寸为115x115mm,生产成本相当高。因此,我们不能将IBM Power4和HP PA8800之类双核心处理器称为AMD即将发布的双核心处理器的前辈。

目前,x86双核处理器的应用环境已经颇为成熟,大多数操作系统已经支持并行处理,目前大多数新或即将发布的应用软件都对并行技术提供了支持,因此双核处理器一旦上市,系统性能的提升将能得到迅速的提升。因此,目前整个软件市场其实已经为多核心处理器架构提供了充分的准备。

32位、64位指的是处理器中的计算机制,指数据的长度、指令寻址的长度。64位指按64个2进制数去寻址。32位计算在理论上可支持4G内存,而实际上只能支持2G。随着互联网、企业信息化的发展,服务器应用的复杂程度越来越高,对内存需求扩张得非常快,现在一个标准服务器配1G、2G的内存很普遍,32位服务器走到今天已经到了技术尽头,不得不升级到64位。

超线程(HT)技术知识介绍

(一)准确名称

1 英文名称:Hyper Threading Technology

2 中文名称:超线程(HT)技术

3 采用含超线程(HT)技术的英特尔®奔腾®4处理器的电脑

(二)超线程(HT)技术的工作原理及特点

这是英特尔的一项创新技术,它能够将系统性能提高25%。

超线程(HT)技术进一步增强了英特尔®NetBurst®微体系机构,使一个奔腾®4处理器能够同时执行两个线程。通过充分利用闲置的处理器资源,使总体系统性能显著提高。也就是在多任务环境中,使现有软件实现明显的性能提升,而无需修改代码。而且两个线程同时利用执行资源,并不发生冲突。

这种方法就好像在健身房里一边骑自行车一边看书,可以使用不同的“资源”(腿和眼)同事做两件事,这样就比只骑车或只读书完成了更多工作。

(三)含HT(超线程)技术的一个处理器是否能够发挥两个处理器的作用?

不是。它只是使用一个处理器行使两个处理器的功能,能够同时执行两个线程。这些线程可能来自两个不同的应用,或者来自一个多线程应用或操作系统的两个任务或进程。

(四)为什么需要多任务处理能力?

如果想同时进行学习、工作娱乐和共享,含HT(超线程)技术的英特尔奔腾4处理器可以满足你的需求。在转换音乐文件的同时,可以在PC上玩游戏。或者在观看另一不下载**的同时压缩数字视频。实现事半功倍的效果。

(五)可以使用HT(超线程)技术来运行当前的应用吗?

当然可以。HT(超线程)技术的一个显著特点就是:无需专门的软件即可享受到其优势。只需在多任务环境下运行当前的应用,就可以实现HT(超线程)技术的全部优势,达到事半功倍的效果。

(六)HT(超线程)技术会对现有的外设(打印机、扫描仪、照相机)造成影响吗?

当前,HT(超线程)技术不会对外设的使用造成任何影响。而且,使用基于HT(超线程)技术的系统,可以很好的支持当今的应用和外设,而不需要升级现有的应用和外设驱动程序,从而在执行多任务操作时带来显著的性能提升,同时也能较好地控制成本。

(七)HT(超线程)技术

只有贴上这个标志的台式电脑才是基于采用了含HT(超线程)技术的奔腾4处理器的高性能电脑。

请访问英特尔网站:>

分类: 电脑/网络 >> 硬件

解析:

谈到超线程技术,我们先得了解什么是线程,什么是多线程。对于计算机微处理器而言,程序只是一组编译过的机器代码,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。

现有主流CPU为x86架构,每次只能执行一条线程,即单线程。单CPU系统中,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。

既然一个CPU是单线程,那么两个CPU自然就可以双线程啦,如此类推,就会出现四路、八路系统。但双处理器系统的性能并不能达到单处理器的两倍,通常只有33%的性能增益。

为了提高CPU的性能,厂商通常采用增加工作频率和缓存容量的方法来提升速度,但这是治标不治本的方法,CPU只提高了速度,其内在潜力依然未能完全发挥,CPU的执行单元没有被充分利用,于是设计者就在CPU中加入两个逻辑处理单元,同时管理CPU的全部资源,直接提高CPU内核的工作效率。

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。

如何提升工作效率

那么,超线程技术是如何提高CPU性能的呢?

我们知道,CPU由很多执行单元组成(如整数运算单元、浮点运算单元和存储单元),这些执行单元无法同时工作,大多数时间有一半执行单元是处于空闲状态。例如,MS Office等商业软件主要使用整数运算单元和读写/存储单元,几乎不涉及浮点运算单元,3D渲染软件主要使用浮点运算单元,很少涉及整数运算单元,很明显,这种设计造成了很大的浪费。如P4处理器内部有7个执行单元,每个时钟周期内,约有2个执行单元工作,它们共执行两次操作,那么,其他5个单元完全没有用到。

为了解决这个问题,高端电脑采用了ILP(Instruction Level Paralleli ,指令级平行运算)技术,可以同时执行多条指令,提高单CPU的效率。而x86架构只能让多个CPU来执行不同的线程,不过硬件成本增加了不少,于是超线程技术处理器的出现正式兼容两者的优势。

传统处理器和支持超线程处理器在指令执行上的对比,参见^a^1、^b^2、^c^3。

从上面的对比图可以看出:采用了超线程技术后,处理器真正并行执行多个线程,从而在同一频率和缓存的基础上实现了提高系统性能的技术变革。

超线程技术对商用和家用电脑而言,除了全面提升系统性能以外,还增加系统平台所能支持用户的数量,大幅降低系统的反应潜伏时间(因为任务能被分为几个隔离的线程来同时执行),增加系统的指令执行数量,还有一点很关键的是,即使对于现有的IA-32体系软件它也能很好地兼容。因为,HTT处理器还提供一个中断指令,在执行适合单处理器的任务时,暂停其中一个逻辑内核,让操作系统识别为单处理器,在执行适合多处理器的任务时,重新打开逻辑内核,利用HTT来增加整体效率。

软硬件支持与应用

支持超线程技术需软硬件的支持,硬件方面需要主板北桥芯片的支持。目前支持超线程技术的北桥有850E、845E、845G(B版本)、845GV、845GE、845PE,以及未来英特尔能支持到533MHz FSB的北桥都将支持超线程技术。支持400MHz FSB的北桥是不支持超线程技术的,支持超线程技术的处理器配合这样的北桥使用时,只能作为传统的处理器使用。

超线程技术还需要主板对CPU的电源支持,需要主板能提供给处理器高达70A的电流,否则系统可能不能长期稳定工作。除此之处还需要主板BIOS的支持,需要BIOS加入特定的支持HTT处理器的代码。当BIOS检测到是超线程处理器时,在BIOS设置菜单中出现CPU Hyper-Threading(Enabled or Disabled)的选项。

超线程技术还需要操作系统的支持。目前支持超线程技术的有Windows XP和Linux 24X。这不同于传统的处理器安装的Windows XP,使用超线程技术的处理器安装完Windows XP后在设备管理器中能显示有两个处理器和ACPI Multiprocessor PC。

当然你的处理器必须支持超线程技术。从即将于下个月发布的306GHz P4开始,英特尔的处理器都将支持超线程技术。

这里笔者以QDI的P2E 333和P8 333这两款主板为例,它们的北桥芯片分别是英特尔845PE和845GE,支持533MHz FSB和DDR333,支持处理器超线程技术;主板的CPU供电电源模块符合英特尔Northwood FMB2标准,能提供70A的电流;在测试中使用超线程处理器306GHz P4 CPU(实验样品)开机后,进入BIOS中出现CPU Hyper-Threading的选项。

安装Windows XP后,设备管理器出现两个处理器和ACPI Multiprocessor PC,在任务管理器中出现两个CPU实时使用率的图标,如^d^4:

笔者对开启和关闭CPU Hyper-Threading功能的测试中,发现启用超线程技术能使系统性能提高近20%左右。

分类: 电脑/网络

解析:

Intel正式发布了“Hyper-Threading Technology(超线程技术)”这项技术将率先在XERON处理器上得到应用。通过使用该技术,Intel将提供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),据说能够提高40%的处理器性能,类似的技术似乎也将出现在AMDK8-Hammer处理器上。

何为Hyper-Threading:

当今的处理器发展普遍向着提高处理器指令平铺速率的方向迈进,但由于所使用的处理器资源会有冲突,因此性能提升的效果并不理想。而通过Hyper-Threading技术,通过在一枚处理器上整合两个逻辑处理器(注:是处理器而不是运算单元)单元,使得具有这种技术的新型CPU具有能同时执行多个线程的能力,而这是现有其它微处理器都不能做到的。

简单的说,Hyper Threading是一种同步多执行绪(SMT,simultaneous Multi-threading)技术,它的原理很简单,就是把一颗CPU当成两颗来用,将一颗具Hyper-Threading功能的“实体”处理器变成两个“逻辑”处理器而逻辑处理器对于操作系统来说跟实体处理器并没什么两样,因此操作系统会把工作线程分派给这“两颗”处理器去执行,让多种应用程序或单一应用程序的多个执行绪(thread),能够同时在同一颗处理器上执行;不过两个逻辑处理器是共享这颗CPU的所有执行资源。

Hyper-Threading技术简介

Hyper-Threading做法是复制一颗处理器的架构指挥中心(architectural state)变成两个,使得Windows操作系统认为是在与两颗处理器沟通,但这两个架构指挥中心共享该处理器的工作资源(execution resources)。架构指挥中心追踪每个程序或执行绪的执行状况;工作资源指的则是“处理器用来进行加、乘、加载等工作的单元(execution unit)”。如此一来,操作系统把工作线程安排好以后,就分派给这两个逻辑上的处理器执行,而这颗CPU的每个执行单元等于在同样的时间内要服务两个“指令处理中心”,当然它的效率就高多了,操作系统就把一颗实体的处理器认定为两个逻辑处理器作工作指派,当然整体工作效能就比没有具备Hyper-Threading 的处理器高出许多,性价比自然高出许多。

超线程技术实现的必要条件

除了硬件支持之外,我们必须注意到,超线程技术的实现还需要软件的支持才能够发挥出应有的威力。首先是操作系统的支持,我们必须使用支持双处理器的操作系统,如Win2000等才能完全发挥出超线程技术的性能。至于软件方面,目前很多专业的应用程序对于双处理器都提供了支持,如著名的图形处理软件3Dmax、Maya等。

此外,很多用户可能会有疑问,既然超线程技术以前专门针对服务器处理器,那么现有的众多软件,能否完全兼容支持超线程技术的处理器,是否还需要什么修改才能运行呢?其实这个我们大可不必担心,现有的IA32软件不需进行任何的修改,就可以在支持超线程的P4处理器上很好的运行了。

超线程=效能提升?

一般很多人都会认为,采用超线程技术,就能使得系统效能大幅提升,但是事实真是如此么?不要忘了我们前面说到的超线程技术实现的必要条件,这可是超线程技术发挥应有效能的前提条件。除了操作系统支持之外,还必须要软件的支持。从这点我们就可以看出,就目前的软件现状来说,支持双处理器技术的软件毕竟还在少数。对于大多数软件来说,目前由于设计的原理不同,还并不能从超线程技术上得到直接的好处。因为超线程技术是在线程级别上并行处理命令,按线程动态分配处理器等资源。该技术的核心理念是“并行度(Paralleli )”,也就是提高命令执行的并行度、提高每个时钟的效率。这就需要软件在设计上线程化,提高并行处理的能力。而目前PC上的应用程序几乎没有为此作出相应的优化,采用超线程技术并没不能获得效能的大幅提升。

上面说的只是目前软件支持的现状,操作系统在这个方面则没有太大的问题,毕竟Windows的某些版本、Linux都是支持多处理器的操作系统。并且随着Intel支持超线程技术的处理器面世之后,凭借Intel处理器的号召力,必然会引起目前应用程序设计上的改变,必然会有更多的支持并行线程处理的软件面世,届时,当然是支持超线程处理器大显身手的时候了。那时候,普通用户才能够从超线程技术中得到最直接的好处。

但是我们还是需要看到,随着目前操作系统对于双处理器技术的广泛支持,例如Windows2000、Windows XP等操作系统都支持双处理器,在这些操作系统上使用支持超线程技术的处理器,对于系统的整体性能还是有一定的提高的。。

“超线程”(HyperthreadingTechnology)技术是通过采用特殊的硬件指令,可以把两个逻辑内核模拟成两个物理超线程芯片,在单处理器中实现线程级的并行计算,同时大幅提高运行效能,从而实现在单处理器上模拟双处理器的效能。

如果我们CPU将一件工作,分成10份,由10个人来分别完成,只有10个人全完成了,这个工作才算全完成,可以理解为10跳流水线共同完成完这项工作的所有部分,CPU才可以进行下一件工作。

一件工作分得越细致,需要的人越多,流水线就越长,效率(CPU频率)越高,就像工厂里的生产线一样。然而可能分给每个人(每条流水线)的任务不尽相同,有的先完成了,有的后完成了,先完成的必须等待后完成的做完了才可以进行CPU下一工作。

这样就造成了空闲。流水线做的越长(工作分得越细致、共同完成这个工作的人越多)这种情况越严重。因此超线程技术就诞生了,超线程技术实际上是虚拟一个CPU,让已经完成自己任务的,进入等待状态的流水线(那个分配的任务比较轻的,干活比较快的人),提前进行下一任务。理论上这样可以提高效率。

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