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什么是超线程？超线程、多核、多处理器的区别和特点介绍
来源：系统之家
作者：quers
　　当运行单线程运用软件时，数据处理速度并不快，但使用多线程处理数据则可以多个任务同时进行，而超线程处理的并非可以像多核处理器一样流畅，这就造成了CPU与CPU之间不同的生产标准，想知道更多，请了解超线程、多核、多处理器的区别和特点。
　　1、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），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 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。
图1 超线程技术处理进程
　　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，每各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。
　　2、多处理器
　　多处理器（Multiprocessor）系统由不同芯片上的多个处理器组成。多处理器系统因IT服务器的应用在上世纪九十年代得以普及。在当时，它们是可以插入机架服务器的处理器主板。现在，多处理器系统可以构建在同一块电路板上，处理器之间通过一个高速通信接口连接。
图2 多处理器系统具有远程互联结构的独立高速缓存与MMU内存管理单元
　　多处理器系统的复杂度低于多核系统，因为它们本质是互连在一起的单芯片CPU。多处理器系统的不足在于其高昂的价格，因为它们需要多个芯片，这比单芯片解决方案要昂贵得多。
　　3、双核与多核处理器
　　双核处理器是指单个芯片上有两个CPU，而多核处理器则是指在单个芯片上包含任意多个（如2、4或8）CPU的处理器。多核处理器的挑战在于软件开发部分。系统性能提升的多少直接与通过多线程编程源代码的并行程度有关。
图3 多核处理器共享具有短程互联结构的高速缓存和MMU内存管理单元
　　4、总结
　　超线程由于处理器实际上只有一个核心，能够提升的效能约为5~15%左右，且万一发生资源互抢的情形时，整体效能反而会下降。双核共用Cache，程序设计合理性能可能比双处理器性能更好，多处理器可能还需在两个Cache间传输数据，多核和超线程的区别如图4。
图 4 超线程和多核区别
　　上文便是超线程、多核、多处理器的区别和特点介绍，用户在进行单任务操作时候，没有必要打开超线程，只有多任务操作时候可以适时打开超线程。
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操作系统对多核处理器的支持方法 多核操作系统
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分析多核与多线程技术的根本区别
什么是多核技术？多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到，仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此。他们认识到，在先前产品中以那种速率，处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题，其性价比也令人难以接受，速度稍快的处理器价格要高很多。 　　英特尔工程师们开发了多核芯片，使之满足“横向扩展”（而非“纵向扩充”）方法，从而提高性能。该架构实现了“分治法”战略。
　　通过划分任务，线程应用能够充分利用多个执行内核，并可在特定的时间内执行更多任务。多核处理器是单枚芯片（也称为“硅核”），能够直接插入单一的处理器插槽中，但操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器。通过在两个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。
　　多核架构能够使目前的软件更出色地运行，并创建一个促进未来的软件编写更趋完善的架构。尽管认真的软件厂商还在探索全新的软件并发处理模式，但是，随着向多核处理器的移植，现有软件无需被修改就可支持多核平台。操作系统专为充分利用多个处理器而设计，且无需修改就可运行。为了充分利用多核技术，应用开发人员需要在程序设计中融入更多思路，但设计流程与目前对称多处理 (SMP) 系统的设计流程相同，并且现有的单线程应用也将继续运行。
　　现在，得益于线程技术的应用在多核处理器上运行时将显示出卓越的性能可扩充性。此类软件包括多媒体应用（内容创建、编辑，以及本地和数据流回放）、工程和其他技术计算应用以及诸如应用服务器和数据库等中间层与后层服务器应用。多核技术能够使服务器并行处理任务，而在以前，这可能需要使用多个处理器，多核系统更易于扩充，并且能够在更纤巧的外形中融入更强大的处理性能，这种外形所用的功耗更低、计算功耗产生的热量更少。多核技术 是处理器发展的必然近20年来，推动微处理器性能不断提高的因素主要有两个：半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展。半导体工艺技术的每一次进步都为微处理器体系结构的研究提出了新的问题，开辟了新的领域；体系结构的进展又在半导体工艺技术发展的基础上进一步提高了微处理器的性能。这两个因素是相互影响，相互促进的。一般说来， 工艺和电路技术的发展使得处理器性能提高约20倍，体系结构的发展使得处理器性能提高约4倍，编译技术的发展使得处理器性能提高约1.4倍。但是今天，这种规律性的东西却很难维持。多核的出现是技术发展和应用需求的必然产物。
毫无疑问的，“多核”、“多线程”此二词已快成为当今处理器架构设计中的两大显学，如同历史战国时代以“儒”、“墨”两大派的显学，只不过当年两大治世思想学派是争得你死我亡，而多核、多线程则是相互兼容并蓄，今日几乎任何处理器都朝同时具有多核多线程的路线发展迈进。
　　虽然两词到处可见，但可有人知此二者的实际差异？在执行设计时又是以何者为重？到底是该多核优先还是多线程提前？关于此似乎大家都想进一步了解，本文以下试图对此进行个中差异的解说，并尽可能在不涉及实际复杂细节的情形下，让各位对两者的机制观念与差别性有所理解。
　　行程早于线程
　　若依据信息技术的发展历程，在软件程序执行时的再细分、再切割的小型化单位上，先是有行程（Process），之后才有线程（Thread），线程的单位比行程更小，一个行程内可以有多个线程，在一个行程下的各线程，都是共享同一个行程所建立的内存寻址资源及内存管理机制，包括执行权阶、内存空间、堆栈位置等，除此之外各个线程自身仅拥有少许因为执行之需的变量自属性，其余都依据与遵行行程所设立的规定。
　　相对的，程序与程序之间所用的就是不同的内存设定，包括分页、分段等起始地址的不同，执行权阶的不同，堆栈深度的不同等，一颗处理器若执行了A行程后要改去执行B行程，对此必须进行内存管理组态的搬迁、变更，而这个搬迁若是在处理器内还好，若是在高速缓存甚至是系统主存储器时，此种切换、转移程序对执行效能的损伤就非常大，因为完成搬迁、切换程序的相同时间，处理器早就可以执行数十到上千个指令。
　　两种路线的加速思维
　　所以，想避免此种切换的效率损耗，可以从两种角度去思考，第一种思考就是扩大到整体运算系统的层面来解决，在一部计算机内设计、配置更多颗的处理器，然后由同一个操作系统同时掌控及管理多颗处理器，并将要执行的程序的各个程序，一个程序喂（也称：发派）给一颗处理器去执行，如此多颗同时执行，每颗处理器执行一个程序，如此就可以加快整体的执行效率。
　　当然！这种加速方式必须有一个先决条件，即是操作系统在编译时就必须能管控、发挥及运用多行程技术，倘若以单行程的系统组态来编译，那么操作系统就无法管控服务器内一颗以上的处理器，如此就不用去谈论由操作系统负责让应用程序的程序进行同时的多颗同时性的执行派送。
　　即便操作系统支持多程序，而应用程序若依旧只支持单程序，那情形一样是白搭，操作系统无法对单行程程序再行拆分，依然是只喂入单一颗处理器上去执行，无从加速。
　　同时用多颗处理器来执行，且每颗处理器执行一个行程，这是一种加速法，另一种加速法则是：尽量不进行内存管理组态的切换，避免切换的效能折损，线程正是在此概念下所出现的产物。
　　不过，线程也要程序的搭配才能发挥，线程的概念出现与落实已是“C++看消、Java看长”的阶段，所以C++只能通过API呼用的方式来支持与使用多线程，如此必须改写过往的程序才行，改写成有呼用到支持多线程的API才行。相对的，较C++晚问世的Java则是原生支持多线程，不用改写也能发挥及运用多线程的特性及其加速效益。
　　有了线程后，执行的分割、切割更加细腻，线程机制不仅在多颗处理器的系统内可以加速，在单颗处理器内也一样能获得好处，在多颗处理器的系统上每颗处理器不仅可以单独执行一个程序，当然也可以单独执行一个线程，而在单处理器系统上因为省去内存管理组态的搬迁，所以一样可以加速，很明显的，线程使执行的发派、分配更加细腻与灵活化。
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孝感风信信息技术有限公司 ● 版权所有多核处理器的技术与双核处理器的区别是什么？
全部答案（共1个回答）
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