HT超线程技术介绍

当今的处理器发展普遍向着提高处理器指令平铺速率的方向迈进，但由于所使用的处理器资源会有冲突，因此性能提升的效果并不理想。而通过Hyper-Threading技术，通过在一枚处理器上整合两个逻辑处理器（注：是处理器而不是运算单元）单元，使得具有这种技术的新型CPU具有能同时执行多个线程的能力，而这是现有其它微处理器都不能做到的。

简单的说，Hyper Threading是一种同步多执行绪（SMT，simultaneous Multi-threading）技术，它的原理很简单，就是把一颗CPU当成两颗来用，将一颗具Hyper-Threading功能的“实体”处理器变成两个“逻辑”处理器而逻辑处理器对于操作系统来说跟实体处理器并没什么两样，因此操作系统会把工作线程分派给这“两颗”处理器去执行，让多种应用程序或单一应用程序的多个执行绪（thread），能够同时在同一颗处理器上执行；不过两个逻辑处理器是共享这颗CPU的所有执行资源。

在8O年代中期，线程的概念被引入到操作系统的设计中，它是比进程更小的能独立运行的基本单位．操作系统中引入进程的目的，是为了使多个程序并发执行，以改善资源利用率及提高系统的吞吐量．进程有两个基本属性：(1)进程是一个可拥有资源的独立单位；(2)进程是可以独立调度和分派的基本单位．因为进程是一个资源拥有者，所以在进程的创建、撤消和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销．因而，在系统中所设置的进程数目不宜过多，进程切换的频率也不宜过高，也就限制了并发程度的进一步提高．产生线程的概念，也是由于上述原因，有不少操作系统的学者们想到，将进程的两个属性分开进行处理．即对作为调度和分派的基本单位，不同时作为独立分配资源的单位，以使之轻装运行，而对拥有资源的基本单位，又不频繁地对之进行切换．在引入线程的操作系统中，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈)，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源．一个线程可以创建和撤消另一个线程；同一进程中的多个线程之间可以并发执行．由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中也呈现出间断性．相应地，线程也同样有就绪、阻塞和执行三种基本状态，有的系统中线程还有终止状态等．1．2 超线程技术(Hyper—Threading Technology缩写为HTT)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．具体讲，就是通过CPU的寄存器构成了两个逻辑处理器，来共享处理器的物理执行单元，并同步进行加、乘、负载等操作．操作系统或者应用软件的多线程可以同时运行于一个HTT处理器上，两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元，并行完成加、乘、负载等操作，这样就可以使得运行性能提高，这是因为在同一时间里，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，使处理器性能得到提升。

CPU发展到今天，其整体速度虽然越来越快，内部的执行单元却越来越得不到充分的利用．为什么呢

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，把一个物理内核模拟成两个逻辑内核，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。2100433B