超线程/多核技术

预备知识

1、Intel自Pentium开始引入超标量、乱序运行、大量的寄存器及寄存器重命名、多指令解码器、预测运行等特性；这些特性的原理是让CPU拥有大量资源，并可以预先运行及平行运行指令，以增加指令运行效率，可是在现实中这些资源经常闲置；为了有效利用这些资源，就干脆再增加一些资源来运行第二个线程，让这些闲置资源可运行另一个线程，而且CPU只要增加少数资源就可以模拟成两个线程运作。

P4处理器需多加一个Logical CPU Pointer（逻辑处理单元）。因此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）并未增加，且是共享的。

2、在计算领域，对称多处理是一种多处理机硬件架构，有两个或更多的相同的处理机（处理器）共享同一主存，由一个操作系统控制。当前最常见的多处理机系统使用了对称多处理架构。

3、多核心”通常是对于中央处理器（Central Processing Unit，CPU）而论的，但是某些时候也指数字信号处理器（DSP）和系统芯片（SoC）。

4、软件多线程。即便处理器只能运行一个线程，操作系统也可以通过快速的在不同线程之间进行切换，由于时间间隔很小，来给用户造成一种多个线程同时运行的假象。这样的程序运行机制被称为软件多线程。

5、硬件多线程技术。对称多处理机（SMP）系统具有多个处理器，所以具有真正的同时执行多个线程的能力；CMP技术通过在一块芯片上集成多个核心（Core）也具有真正的多线程能力；CMT技术则稍有不同，有的是依靠硬件执行线程切换来获得多线程能力，操作系统不再负责线程切换，因而这部分开销可以减少甚至消除，这方面典型的例子是Sun的UltraSPARC T1，它同时综合了CMP和CMT。微软的Windows 2000以后的操作系统皆支持多线程与超线程技术。

超线程技术

每个单位时间内，CPU只能处理一个线程（Thread）。除非有两个核心处理单元，否则要想在单位时间内处理超过一个的线程是不可能的。

超线程HT（Hyper-Threading）技术是在单个核心处理单元中集成两个逻辑处理单元，也就是一个实体内核（共享的运算单元），两个逻辑内核（有各自独立的处理器状态），从而可以在单位时间内处理两个分别进行整数和浮点运算的线程，模拟双内核运作。

并发执行，不是严格意义上的并行。

多核

多核（Multi-Core）是指在一片处理器中包含两个或两个以上的独立的内核，可以在单位时间内同时处理多个线程。

补充

超线程利用了现代CPU的高度模块化特性，以及对于大多数工作负载来说，它们拥有丰富的资源。

例如，CPU核心可以具有几个执行“模块”（执行单元）--基本数学计算单元、高级数学计算单元、从内存中读取存取数据单元等。

没有超线程，核心将根据需要从内存读取程序，并尝试通过分析程序代码尽可能多地利用尽可能多的模块，以尝试确定哪些部分可以在同一时间完成，哪些部分取决于他人的成果，必须等到其他部分完成。通常的结果是， 一些执行单元最终将闲置，因为在大多数情况下，不可能将工作分成足够多的正确类型的任务以使用所有模块。

使用超线程， 内核将自身呈现为两个虚拟内核的操作系统。这允许它从存储器同时读入两个程序。这两个程序与以前一样被进行了分析，但是由于它们是不依赖于彼此直接结果的单独程序，所以 有更多的机会分享工作和同时做事情。这样， 更多的核心执行单位可以保持繁忙。

具有超线程的单个核心将不会像两个真正的物理内核一样快，因为有时候这两个程序都希望使用核心的同一部分，最终可用资源只能分配给它们中的一个。但是在许多情况下，在 两个程序中执行操作的多样性意味着这些“冲突”（资源争用）不会太大地影响性能。现代HT能力的处理器具有非常好的调度器，所以即使在运行两个类似的任务时，性能损失相对较小。