一、什么是超线程

超线程(HT, Hyper-Threading)是英特尔研发的一种技术,于2002年发布。超线程技术原先只应用于Xeon处理器中,当时称为“Super-Threading”。之后陆续应用在Pentium 4 HT中。早期代号为Jackson。

通过此技术,英特尔实现在一个实体CPU中,提供两个逻辑线程。之后的Pentium D纵使不支持超线程技术,但就集成了两个实体核心,所以仍会见到两个线程。超线程的未来发展,是提升处理器的逻辑线程。英特尔于2016年发布的Core i7-6950X便是将10核心的处理器,加上超线程技术,使之成为20个逻辑线程的产品。

英特尔的多线程技术是在CPU内部仅复制必要的资源、让两个线程可同时运行;在一单位时间内处理两个线程的工作,模拟实体双核心、双线程运作。

超线程本质上是硬件上的行为,其数量不是任意的,受限于硬件水平。和编程开发中使用的多线程不是一回事,多线程可以是任意数量。

二、为什么要超线程

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,让这些闲置资源可执行另一个线程,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。

三、如何实现超线程
 

超线程技术的CPU需要芯片组、操作系统和应用软件的支持,才能比较理想地发挥该项技术的优势。