超线程有用么：解密CPU的超线程原理与性能

发布网友发布时间：2022-03-27 18:11

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热心网友时间：2022-03-27 19:41

所谓超线程，就是我们平时说的CPU双核四线程这种线程数多余核心数的情况，比如大部分的i5和i7都是支持超线程的。很多人，尤其是一些伪大神认为超线程的两个线程实际上还是一个核心，运行效率低下，不值一提。其实，超线程技术对CPU而言还是有很大性能提升的，因为超线程技术不仅仅是逻辑技术，还是一个硬件技术。
我们先看CPU是如何处理指令的。通俗的说可以分成两部分，第一部分是负责读取指令，第二部分是负责执行指令。一般执行部分是非常复杂的，通俗的来讲，比如加减乘除等需要不同的执行机构，一套执行机构要包括多种运算法则的执行单元。通常的CPU是读取部分和执行部分一对一的，而超线程的CPU则是多个读取部分和一个执行机构对应的，也就是说一个核心里有好几套的读取机构和一套执行机构。
超线程的优势：首先读取机构1和读取机构2分别读取不同的指令，假设指令1是乘法，指令2是加法，那么CPU就可以调用一套执行机构中的不同部分来同时处理；而对于部支持超线程的CPU，执行指令1时尽管加法执行单元是空闲的但是也只能等指令1执行完成之后且指令2读取完毕后才能执行。在这种情况下多线程效率接近多核。
另一种情况：如果指令1和指令2都是加法，那么指令2就必须等待指令1执行完成，这时的超线程和单核是一样的。此外，如果指令2的执行需要指令1的结果，那么指令2也是必须等待指令1的。
那么，多线程技术的效果实际上取决于对指令的排列顺序。在通常的CPU上这是取决于当前执行的程序，而为了提升CPU的性能以intel为首的CPU巨头使用了一个叫做指令预测和乱序的技术。通过数学逻辑上的优化可以相当程度的重排CPU指令顺序这样就能有效的避免指令2等待指令1的悲剧，性能也就提升了不少。
所以，超线程技术其实可以利皆为介于多核和单核的过度，是软件和硬件优化的结合，很难说性能是单核心的多少倍，在合适的条件和性能可以接近多核心，在另外的情况下又可能几乎没有作用，而成本却比多核心要低的多，也能有效的减少多核引起的功耗增加