【超线程用处大吗】；‘；

Posted 2023-03-24

【超线程用处大吗】

我一个朋友给我一个 CPU是 P4 2.40G的 超线程的

我家里也有一个 P4 .2.40G 但不是超线程的 区别大吗？

超线程的作用明显吗？

“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。 参考技术A 一、线程的定义

程序是一组编译代码，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。在电脑中，无论做任何操作，都需要动用到线程，即使按一按键盘，电脑响应输入信号，也有相关的指令在运行。

现有主流电脑使用x86架构，每次只能执行一条线程，即单线程系统。单芯片计算环境中，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是多线程，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。多CPU系统有利也有弊，利处是整体性能提升，弊处也有很多：

一，价格昂贵，无论是CPU还是主板，都必须是特殊的产品，很难用普通销售的单CPU组成多处理器系统，必须购买专用的MP类型芯片；

二、资源共享，多个处理器抢占总线带宽，普通的主板带宽无法应付，必须用带宽增加的主板。某些产品甚至共享CPU的总线，对处理器的速度造成很大影响；

三、支持较少，一般的操作系统和应用软件按照单线程来设计，多线程系统需要专门的版本。总总限制，压抑了多处理器的速度提升幅度，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。很明显，单物理CPU的工作效率低下，在多处理器中表现更明显。为了提高多处理器的性能，必须先从单处理器做起。

超线程是一种特殊的多线程技术，它可以充分利用CPU的效率，发挥单个物理CPU的潜力。它不是代替多处理器，而是为了让多处理器的实力发挥得更加完美。

二、CPU工作效率 CPU由许多部分组成，新型芯片通常有多个执行单元，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空闲状态。Office等商业软件使用整数运算和读写／存储单元，不涉及浮点运算单元，3D渲染软件使用浮点运算单元，不涉及整数运算单元，很明显，此种设计做成很大的浪费。如奔腾四有7个执行单元，每个时钟周期内，约有两个执行单元工作，它们共执行2次操作，那么，其它五个单元完全没有用到。若是认为奔腾四较复杂，可以换成一个简单的例子。假设一个虚拟CPU，有整数运算、浮点运算、读写／存储三个单元，每个时钟周期进行一次操作，3个单元都接到各自的任务。指令如下：

1+1

10+1 难怪英特尔说IA-32的x86指令，无法发挥奔腾四的威力，效率只有35%。三个执行单元的CPU已经如此，更不要提7个执行单元的奔腾四，其中有多少运算时间被浪费了。

为了解决这个问题，高端电脑采用了ILP（Instruction Level Parallelism，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。然而，x86架构限于设计的复杂性，无法加入如此高难度的算法，只好从硬件上解决问题，采用TLP（Thread-Level Parallelism，线程级并行），让多个CPU来执行不同的线程。虽然软件花费较ILP为少，硬件花费又增加了，双方扯平，人们必须重新想办法。

三、超线程 软件不行硬件补，是业界发展的规律，反之亦然。一般情况下，厂商采用增加工作频率和缓存容量的方法来提升速度，这是治标不治本的方法，CPU只提高了全面速度，其内在潜力依然未能完全发挥。既然CPU的执行单元没有被充分利用，就针对这一方面下手，暂时不理会如何突破总线和内存的带宽，加入两个逻辑处理单元，同时操纵CPU的全部资源，直接提高CPU内核的工作效率。在很早之前，Alpha已经引入了这种概念，称为SMT（Simultaneous multithreading，同步多线程），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，从而兼容多线程操作系统和软件。

英特尔的HTT（Hyper-Threading Technology，超级线程技术）研发代码为Jackson，是SMT的改良型。软件的多个线程可以同时运行于一个处理器上，复制每个处理器上的体系结构状态（即逻辑处理器），共享一组处理器执行资源。体系结构状态指跟踪程序或线程的流动，HTT芯片有两个体系结构状态，执行资源是处理器上完成加、乘、负载等操作的单元，HTT芯片与传统CPU相同，只有一个执行资源。

在旧式结构中，执行资源的控制是由一个体系结构状态来完成，内存的速度比CPU慢，不能及时发送信息给CPU，CPU有时难免要处于等待状态，浪费了执行资源的工作时间。如果有两个体系结构状态，当第一个体系结构状态在等待数据的时候，由第二个体系结构状态来进行其它工作，充分利用执行资源。在没有增加执行单元数目的前提下，也能提高工作效率。 虽然逻辑处理器有独立的寄存器，可以同时进行获取、解码操作，不过，从实用角度来说，这种工作太复杂了，与其同时获取、解码两个线程的指令，不如轮流获取、解码两个线程的指令，再同时执行，那么，每个执行单元都能充分发挥其功效，整体效率将有所提升，实际值达到30%之多，真是项激动人心的技术。

如果把两个HTT芯片再组成双处理器系统，性能同样会得到增加。操作系统把它们认为是4个逻辑处理器，为其分配不同的线程，单个物理CPU的利用率提升，作用于双处理器上，等于性能增益再次加倍。

现有的奔腾四、至强都拥有HTT技术，只须在主板Bios中打开即可，当然，只有工作站和服务器主板拥有这种能力，台式机的主板现时无法做到。这并非英特尔为了商业销售而做出的策略，而是超线程本身的问题，它只适合不同操作的并行运算，相同操作的并行运算增益很少。回到上面的例子，现在两个线程争用资源，效率的提升会极有限，尽管不至于性能倒退，也是够悲惨的啦。因此，相同类型指令的并行运算在HTT中行不通，只有不同类型指令的交叉执行，效率才有大幅度提升。我们必须清楚地知道，HTT让每个处理器的资源利用率都得到大幅度提高，而提高程度要视每个应用使用线程的方式和处理器内的资源而定。

台式机的软件通常是多种重复工作，如文字处理和媒体播放，都是一系列类似指令组成的。由于超线程中存在线程冲突，有10%的性能增益已经算不错了。至于工作站系统，3D实时渲染和媒体处理，同样使用类似指令，性能增益约为15%。只有多种操作同时执行的服务器芯片，不同的线程可以并行使用不同资源，比如：给一个逻辑处理器上安排整数计算密集型任务， 而在另一个服务器上运行浮点计算，可以减少冲突现象，大大提高性能。

为了充分发挥超线程的用处，不浪费奔腾四里面的HTT内核，可以利用双重ALU（Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元）。奔腾四里面就有两个运算器，分别执行指令，就能实现双线程。不过，采用两个ALU，成本又会增加，现在英特尔还不打算用这种方法。同时执行两个类似操作的线程，操作包括加、读取和存储，蓝色是线程1的指令，绿色是线程2的指令，红色是两个线程使用同一单元时造成的冲突，灰色是空转周期。 参考技术B 在pentium 4 上,多任务处理性能可以提高10%左右~~

如果线程比较少的程序性能的提高也就1%左右~~~

另外还有一点，pentium 4 2。4g ht应该是2004~2005年推出的版本（核心不知道是什么），而你的不带ht的pentium 2.4貌似是2002的北木核心，是不是核心上也有一点区别把，这个要注意，可能不仅仅是ht的问题