“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。
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(Parallelism)”,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。。
最简单的说,就是一个CPU模拟成两个CPU