电脑双通道和超线程是什么意思?
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发布时间：2022-04-23 09:27
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时间：2023-10-09 12:25
双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB（前端总线频率）越来越高，英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR（Quad Data Rate，四次数据传输）技术，其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz，总线带宽分别是3.2GB/sec，4.2GB/sec和6.4GB/sec，而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下，DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下，双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec，5.4GB/sec和6.4GB/sec，在这里可以看到，双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言，其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR（Double Data Rate，双倍数据传输）技术，FSB是外频的2倍，其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台，其FSB分别为266、333、400MHz，总线带宽分别是2.1GB/sec，2.7GB/sec和3.2GB/sec，使用单通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求，所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术，可说是收效不多，性能提高并不如英特尔平台那样明显，对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。
CPU生产商为了提高CPU的性能，通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快，如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的*以及成本过高的制约。
尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因，CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP（Instruction-Level Parallelism，多种指令同时执行）支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此，Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能，让CPU可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，即所谓“超线程（Hyper-Threading，简称“HT”）”技术。超线程技术就是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，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源，理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程，P4处理器需要多加入一个Logical CPU Pointer（逻辑处理单元）。因此新一代的P4 HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU（整数运算单元）、FPU（浮点运算单元）、L2 Cache（二级缓存）则保持不变，这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，每个CPU都具有独立的资源。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。
英特尔P4 超线程有两个运行模式，Single Task Mode（单任务模式）及Multi Task Mode（多任务模式），当程序不支持Multi-Processing（多处理器作业）时，系统会停止其中一个逻辑CPU的运行，把资源集中于单个逻辑CPU中，让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能，但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作，占用一定的资源，因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时，有可能达不到不带超线程功能的CPU性能，但性能差距不会太大。也就是说，当运行单线程运用软件时，超线程技术甚至会降低系统性能，尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
需要注意的是，含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持，才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如：Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003，Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如：
Intel芯片组：
845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的；845E芯片组自身是支持超线程技术的，但许多主板都需要升级BIOS才能支持；在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术，例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术。
VIA芯片组：
P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超线程技术的，在P4X400之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术，例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超线程技术。
SIS芯片组：
SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和早期SIS648是不支持支持超线程技术的；后期的SIS648、SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656则都支持超线程技术。
ULI芯片组：
M1683和M1685都支持超线程技术。
ATI芯片组：
ATI在Intel平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术，包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。
nVidia芯片组：
即将推出的nForce5系列芯片组都支持超线程技术。
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时间：2023-10-09 12:26
一、 什么是“超线程”处理器技术?
1、简单定义“超线程”技术
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。
2、超线程是如何工作的？
在处理多个线程的过程中，多线程处理器内部的每个逻辑处理器均可以单独对中断做出响应，当第一个逻辑处理器跟踪一个软件线程时，第二个逻辑处理器也开始对另外一个软件线程进行跟踪和处理了。
另外，为了避免CPU处理资源冲突，负责处理第二个线程的那个逻辑处理器，其使用的是仅是运行第一个线程时被暂时闲置的处理单元。例如：当一个逻辑处理器在执行浮点运算（使用处理器的浮点运算单元）时，另一个逻辑处理器可以执行加法运算（使用处理器的整数运算单元）。这样做，无疑大大提高了处理器内部处理单元的利用率和相应的数据、指令处吞吐能力。
3、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（Pentium5）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，9XX系列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）需要作系统支持：
目前微软的作系统中只有Windows XP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Office 2003、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。
补充：超线程技术是Intel的独门武器
二、 什么是“双通道”内存技术?
双通道内存技术，就是在北桥（又称之为GMH）芯片组里制作两个内存控制器，这两个内存控制器是可以相互独立工作的。在这两个内存通道上，CPU可以分别寻址、读取数据，从而可以使内存的带宽增加一倍，数据存取速度也相应增加一倍（理论上是这样）。
目前流行的双通道DDR内存构架是在两个64bitDDR内存控制器构筑而成的，其带宽可以达到128bit，但工作方式不同于单通道128bit的内存控制技术。因为双通道体系的两个内存控制器是独立的、具备互补性的智能内存控制器，两个内存控制器都能够在彼此间零等待时间的情况下同时运作。例如：当控制器B准备进行下一次存取内存的时候，控制器 A就在读/写主内存，反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让有效等待时间缩减50%，从而使内存的带宽翻了一翻。双通道DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的，并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用两条不同构造、容量、速度的DIMM内存条，此时双通道DDR简单地调整到最低的密度来实现128bit带宽，允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。
简而言之，双通道技术是一种关系到主板芯片组的技术，与内存自身无关，只要厂商在芯片内部整合两个内存控制器，就可以构成双通道DDR系统。而主板厂商只需要按照内存通道将DIMM分为Channel 1与Channel 2，用户也需要成双成对地插入内存，就如同RDRAM那样。如果只插单根内存，那么两个内存控制器中只会工作一个，也就没有了双通道的效果了.
双通道内存控制技术可以非常有效的提高内存带宽，特别是那些需要同内存频繁交换数据的软件和整合有图形核心（整合显卡）的芯片组。在865G这样整合有显卡的双通道主板上，双通道内存控制技术所带来的高带宽，可以帮助整合显卡在划分主存做为显存的时候，得到更高的数据带宽，而显存的数据带宽正是制约一块显卡性能发挥的瓶颈所在。
对于整合图形核心的主板来说，其内存不仅要与CPU频繁变换数据，而且还将被主板上整合的图形核心共享为显存。而在这个时候，显存也必将频繁地进行数据变换，而这对于有限内存带宽来说，无疑将是一种严峻的考验。
双通道内存控制技术是一种主板芯片组技术，只有支持双通道内存控制技术的芯片组才能构架起双通道内存平台，英特尔阵营有I850、 i875P、i7205、i865PE、i865G、SIS655、SIS655FX、VIA PT600（P4X600）、VIA PT800（P4X800）、VIA PT880、9XX系列等芯片组，其真可谓人才济济，而AMD阵营仅有NForce2 ,NForce3,NForce4,GForce6100/6150芯片组独力支撑局面。
