超线程

一 进程与线程

进程是资源管理单位，线程是资源执行单位。
线程是被包含在进程中，是进场的实际运作单位

 

二 多线程

ntel Hyper-Threading Technology（超线程技术）的学术名字是：Simulate MultiThreading（SMT，同步多线程技术）

多线程有两个主要实现方法：

一个：Temporal MultiThreading 时间多线程
另一个：Simulate MultiThreading 同步多线程

#时间多线程还可进一步分为：Fine-Grained MultiThreading    细粒度多线程
                       Coarse-Grained MultiThreading  粗粒度多线程。

 

   

 

CMT粗粒度多线程是最简单的多线程技术，当单一执行线程遇到长时间的延迟，如Cache Missed时，就进行线程切换，直到原线程等待的操作完成，才切换回去。

FMT细粒度多线程比CMT粗粒度多线程复杂一些，它随时可以在每个时钟周期内切换多个线程，以追求最大的输出能力，当然，随时可以切换也是有代价的，它拉长了每个执行线程的平均执行时间。

CMT和FMT都没有在消费级处理器上面使用，Intel与AMD处理器上使用的都是SMT同步多线程，不过NVIDIA与AMD的GPU都有使用FMT技术。

SMT同步多线程具有多个执行单元，CMT和FMT都是在单个执行单元下的技术，不同的线程在指令级别上并不是真正的“并行”，而SMT则具有多个执行单元，同一时间内可以同时执行多个指令，可以充分发掘超标量处理器的潜力，因此SMT具有最大的灵活性和资源利用率，不过处理器也更复杂。

不过现在的消费级处理器都是超标量处理器，所以要支持SMT其实在架构上不用太多改变：所需的主要添加是在一个周期中从多个线程获取指令的能力，以及一个更大的寄存器文件来保存来自多个线程的数据。

并发线程的数量可以由芯片设计者决定。常见模式是每个CPU核心有两个并发线程，但一些处理器的每个核心支持最多八个并发线程。

 

三 工作原理

  对于单一处理器核心来说来说，虽然也可以每秒钟处理成千上万条指令，但是在某一时刻，只能够对一条指令(单个线程)进行处理，超线程技术能够把一个物理处理器在软件层变成两个逻辑处理器，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)，当然了实际效能不可实现双倍提升，毕竟干活的核心只有一个。

  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，奔腾4 HT处理器多加入了一个逻辑处理单元，这让CPU可以同时执行多个程序而共享一颗CPU内的资源，如：ALU、FPU、缓存等，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。

 

四 作用

1. 有效提升CPU利用率
2. 改善计算机的性能
3. 提高系统可靠性

 

随着核心数目增多超线程的作用就越弱，特别是那些八核或者核心数更多的处理器，十六个框框看起来很爽然而实际上用起来很多线程都是空载的，大多数消费者与应用都没法很好的利用这么多线程的性能，目前只有视频和3D渲染软件和压缩软件有能做到，软件还是制约硬件性能的最大因素。

另外，超线程技术需要CPU支持，需要主板支持，需要操作系统支持，还需要应用软件支持，缺一不可，否则就玩不转了。