超執行緒技術是什麼

超執行緒技術是什麼

　　超執行緒技術是在一顆CPU同時執行多個程式而共同分享一顆CPU內的資源，理論上要像兩顆CPU一樣在同一時間執行兩個執行緒，P4處理器需要多加入一個Logical CPU Pointer(邏輯處理單元)。因此新一代的P4 HT的die的面積比以往的P4增大了5%。而其餘部分如ALU(整數運算單元)、FPU(浮點運算單元)、L2 Cache(二級快取)則保持不變，這些部分是被分享的。

　　雖然採用超執行緒技術能夠同時執行兩個執行緒，但它並不象兩個真正的CPU那樣，每個CPU都具有獨立的資源。當兩個執行緒都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，並讓出資源，直到這些資源閒置後才能繼續。因此超執行緒的效能並不等於兩顆CPU的效能。

超執行緒與效能提升

　　一般很多人都會認為，採用超執行緒技術，就能使得系統效能大幅提升，但是事實真是如此麼?不要忘了我們前面說到的超執行緒技術實現的必要條件，這可是超執行緒技術發揮應有效能的前提條件。除了作業系統支援之外，還必須要軟體的支援。從這點我們就可以看出，就目前的軟體現狀來說，支援雙處理器技術的軟體畢竟還在少數。對於大多數軟體來說，目前由於設計的原理不同，還並不能從超執行緒技術上得到直接的好處。因為超執行緒技術是線上程級別上並行處理命令，按執行緒動態分配處理器等資源。該技術的核心理念是「並行度(Parallelism)」，也就是提高命令執行的並行度、提高每個時鐘的效率。這就需要軟體在設計上執行緒化，提高並行處理的能力。而目前PC上的應用程式幾乎沒有為此作出相應的優化，採用超執行緒技術並沒不能獲得效能的大幅提升。

HT技術出現的必然性

　　提升CPU效能需要

　　儘管提高CPU的時脈頻率和增加快取容量後的確可以改善CPU效能，但這樣的CPU效能提高在技術上存在較大的難度。實際上在應用中基於很多原因，CPU的執行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取資料(匯流排/記憶體的瓶頸)，其執行單元利用率會明顯下降。另外就是目前大多數執行執行緒缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism，多種指令同時執行)支援。這些都造成了目前CPU的效能沒有得到全部的發揮。因此，Intel則採用另一個思路去提高CPU的效能，讓CPU可以同時執行多重執行緒，就能夠讓CPU發揮更大效率，即所謂“超執行緒(Hyper-Threading，簡稱“HT」)」技術。超執行緒技術就是利用特殊的硬體指令，把兩個邏輯核心模擬成兩個物理晶片，讓單個處理器都能使用執行緒級平行計算，進而相容多執行緒作業系統和軟體，減少了CPU的閒置時間，提高的CPU的執行效率。

　　採用超執行緒及時可在同一時間裡，應用程式可以使用晶片的不同部分。雖然單執行緒晶片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令，但是在任一時刻只能夠對一條指令進行操作。而超執行緒技術可以使晶片同時進行多執行緒處理，使晶片效能得到提升。

　　超執行緒技術

　　英特爾P4 超執行緒有兩個執行模式，Single Task Mode(單任務模式)及Multi Task Mode(多工模式)，當程式不支援Multi-Processing(多處理器作業)時，系統會停止其中一個邏輯CPU的執行，把資源集中於單個邏輯CPU中，讓單執行緒程式不會因其中一個邏輯CPU閒置而減低效能，但由於被停止執行的邏輯CPU還是會等待工作，佔用一定的資源，因此Hyper-Threading CPU執行Single Task Mode程式模式時，有可能達不到不帶超執行緒功能的CPU效能，但效能差距不會太大。也就是說，當執行單執行緒運用軟體時，超執行緒技術甚至會降低系統效能，尤其在多執行緒作業系統執行單執行緒軟體時容易出現此問題。

　　需要注意的是，含有超執行緒技術的CPU需要晶片組、軟體支援，才能比較理想的發揮該項技術的優勢。作業系統如：Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003，Linuxkernel 2.4.x以後的版本也支援超執行緒技術。