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    主題:全面了解Intel CPU

    帥哥喲,離線,有人找我嗎?
    止談風月
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    全面了解Intel CPU  發貼心情 Post By:2009-2-11 11:22:00

    在現有的計算機里,程序由多個執行線程組成的,這些線程是一系列相關指令。在個人電腦時代早期,大多數程序僅含有單個線程。當時的操作系統在某一時間僅能運行一個此類程序。由于系統不能同時處理兩項任務,下一個任務必須等到上一個任務處理結束時才能處理,后來的操作系統創新引入了多任務處理,從而能夠掛起一個程序,以運行另一個程序。通過使用這種方式來迅速地切換程序,系統能夠“看上去”同時運行多個程序。然而,事實上處理器一直運行的僅僅是單個線程。

    2003 年,Intel在自家的至強上應用了新的技術:超線程技術

    超線程技術是在一顆CPU同時執行多個程序而共同分享一顆CPU內的資源,理論上能像兩顆CPU一樣在同一時間執行兩個線程,這樣,處理器需要多加入一個邏輯處理單元,而其余部分如整數運算單元(ALU)、浮點運算單元(FPU)、二級緩存(L2 Cache)則保持不變,這些部分是被分享的。

    雖然采用超線程技術能同時執行兩個線程,但它并不像兩個真正的CPU那樣,每個CPU都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時,其中一個要暫時停止,并讓出資源,直到這些資源閑置后才能繼續。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。

    根據英特爾性能指標評測,通過在含有超線程技術的處理器上運行,采用多個線程編寫的應用程序可獲得高達 30% 的性能提升。更重要的是,兩個程序能夠同時在一枚處理器上運行,而無需來回切換(參見圖1)。

    我們能體會到的好處就是,當在運行一個巨大的游戲的時候,而CPU的占用率還沒到100%,所以系統還能迅速的在DOC文檔的攻略,瀏覽器搜索引擎里的秘籍以及播放自己喜歡音樂的Winamp中自由的切換。


    圖1. 超線程技術支持在單個處理器內核上同時執行兩個線程

    然而,超線程技術的性能提升受到了兩個執行線程共享資源可用性的限制。結果,由于這些共享資源之間的爭用,超線程技術不能實現兩枚獨立處理器的處理吞吐率。如果想在單個芯片上實現更出色的性能提升,處理器就需要兩個單獨的內核,這樣每個線程就能擁有其專屬的整套執行資源。


    圖2 不支持超線程技術的單核心處理器

    這是一塊單核心不支持HT技術的處理器

    我們可以看到,當CPU在整數單元工作時,浮點單元是閑置的,而反過來浮點單元工作時,整數單元就閑置,當然這樣就造成了CPU資源浪費,為了解決這個問題。HT超線程技術出現了。

    支持超線程的單核心CPU

    HT (Hyper-Threading Technology)超線程技術:

    因為在CPU中多集成了一個邏輯處理單元,這個多集成的邏輯處理單元可以使用另外一個邏輯處理單元不使用的資源。這樣,在同一時間里,CPU同時可以處理一個整數運算和一個浮點運算。這樣大大的改善了之前的資源浪費情況。提高了運行效率。這就是超線程技術


    圖3支持超線程技術的處理器

    當然,新的問題也同時誕生了,如果同時只進行整數運算或者只進行浮點運算呢?這樣的話,CPU就無法享受HT技術了,在只進行整數運算或只進行浮點運算時,HT技術是不起作用的


    圖4當只進行浮點運算時超線程技術的資源利用情況

    雙內核技術

    那么上面說的問題,怎樣改善這種情況呢?OK,雙內核技術解決了這個問題


    圖5不支持超線程技術的雙內核處理器

    雙內核處理器因為具有兩個完整的內核,所以同時可以進行兩個整數或者兩個浮點運算,這樣極大的提高了系統的利用效率,從而推動了系統性能的提升。

    又是但是,現在又回到單核心處理器遇到的問題,另外一個單元在雙內核處理器里不是還是閑置么?有人說過雙內核CPU不可以支持HT技術么?

    支持超線程技術的雙核心處理器


    圖6支持超線程技術的雙內核處理器

    這種設計帶來的好處是前所未有且顯而易見,但是唯一的壞處就是較高的制造成本,所以現在擁有超線程技術的雙內核處理器只有在高端的Pentium EE和一部分Xeon上才擁有。我們知道,在支持超線程的處理器的機器上,支持多CPU的WINDOWS會認出兩個CPU。而在支持雙內核處理的機器上,WINDOWS也會認出兩個CPU,在支持超線程雙內核的處理器上,WINDOWS會認出四個CPU!當今最新的CPU,已使用4核就有四個工作線程了。

    直觀性上了解單核、單核+HT、雙核、四核


    單核處理器和 單核加HT比較


    雙核Intel Core 2 Duo


    四核Intel Core 2 Quad



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