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超线程技术

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2024年4月3日发(作者:伟萍韵)

超线程(Hyper-Threading,简称“HT”)

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CP

U的闲置时间,提高的CPU的运行效率。

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Logic

al 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 Ca

che(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。

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。

实现超线程的前提条件

(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、2.8

0C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott核心的Pentium4处理器,还有部分型号的X

eon。

2009年,Intel新一代顶级处理器Core i7也支持超线程技术,超线程技术令C

ore i7可以由四核模拟出八核。

(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,E7205,850

E,865PE/G/P,845PE/GE/GV,845G(B-stepping),845E。875P,E7205,865P

E/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;2009年,与Core i7相配的X

58芯片组也支持超线程技术。

SIS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SIS655、SIS658、SIS648FX;

威盛方面有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Windows XP专业版,Windows Vista,Windows 7,W

indows server 2003,Windows Server 2008支持此功能,而在Windows 2000上

实现对超线程支持的计划已经取消了。

另外,系统核心代号高于2.4.x的Linux系统也支持超线程技术。

(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。

总之

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。

2024年4月3日发(作者:伟萍韵)

超线程(Hyper-Threading,简称“HT”)

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CP

U的闲置时间,提高的CPU的运行效率。

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Logic

al 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 Ca

che(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。

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。

实现超线程的前提条件

(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、2.8

0C 、3.0GHz、3.2GHz以及Prescott核心的Pentium4处理器,还有部分型号的X

eon。

2009年,Intel新一代顶级处理器Core i7也支持超线程技术,超线程技术令C

ore i7可以由四核模拟出八核。

(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,E7205,850

E,865PE/G/P,845PE/GE/GV,845G(B-stepping),845E。875P,E7205,865P

E/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;2009年,与Core i7相配的X

58芯片组也支持超线程技术。

SIS方面有SiS645DX(B版)、SiS648(B版)、SIS655、SIS658、SIS648FX;

威盛方面有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Windows XP专业版,Windows Vista,Windows 7,W

indows server 2003,Windows Server 2008支持此功能,而在Windows 2000上

实现对超线程支持的计划已经取消了。

另外,系统核心代号高于2.4.x的Linux系统也支持超线程技术。

(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。

总之

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。

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