CPU 超線程、多核

五種英特爾消費級CPU，說它們是消費級是爲了和企業級處理器Xeon(志強)區分：

- 賽揚是雙核，不支持超線程 - 入門玩家

- 奔騰是雙核，不支持超線程 - 中低端玩家

- i3是雙核，支持超線程 - 中端玩家

- i5是4核，不支持超線程 - 中高端玩家

- i7是4核，支持超線程 - 高端玩家

 

而志強的一些低端CPU，普通玩家也能夠用，好比

- E3是4核，支持超線程 - 高端玩家

 

CPU架構

要談超線程和多核，就不得不談CPU的架構和邏輯。無關的技術細節太多，這裏略去。咱們重點談一下CPU中兩個相關的模塊：

1）Processing Unit（運算處理單元），簡稱PU

2）Architectual State（架構狀態單元），簡稱AS

PU通常就是執行運算，好比算數運算加減乘除。AS執行一些邏輯和調度方面的操做，好比控制內存訪問等。

單核CPU（先從簡單的談起）

通常一塊傳統意義的CPU上會有一個PU、一個AS。

比喻：一個小飯館（單核CPU），夫妻老婆店，老闆兼大廚廚房炒菜，老闆娘兼服務員點單。這不，來了一個客人，首先，走到老闆娘的收銀臺前，看菜單準備點單。差很少5分鐘後，客人點完了一份蓋澆飯。老闆娘抄好了單，遞給了在後廚的老公。老公開始炒菜。在這個例子中，老闆娘能夠理解成AS，老闆/大廚能夠理解稱PU（幹實事的）。

多核CPU

這裏說的多核，是多個物理核，好比i3的雙核，i5的4核。這中架構下，每個物理核都有一個PU和一個AS。因此。對於i3來講，就有總共兩個PU，兩個AS。對於i5來講，就有總過4個PU，4個AS。

 

比喻：上面小飯館的列子，對於五、6個客人可能還能忙的過來。但設想一會兒來他個16個客人，這隊估計要排到街上了。若是再告訴你，每10分種就有16個新客人過來點單。。。完了。生意估計是作不下去了 - 老闆、老闆娘忙到死。

這時，咱們就須要一個更大的單位食堂（多核CPU）。有4個服務生、4個大廚。4個服務生同時點單，4個大廚同時開炒（1號服務生專給一號大廚下單，二號服務神生專給二號大廚下單。。。以此類推）。這樣相比小飯館一個老闆娘、一個客人隊列，這裏成了4個隊列，效率頓時比小飯館提升4倍。16個客人，平均分配成4個隊列，每一個隊列就只有4個客人了，狀況是否是好了不少？

 

這個應該仍是比較容易理解的。

超線程技術(HT)

重頭戲來了，超線程是個啥玩意。他是咱們平時說的多線程嗎？

超線程(HT)並非咱們通常說的多線程。咱們通常說的多線程（multi-threading）是指程序方面的，簡單的說就是‘軟’的，代碼級別的。而超線程通常指的是硬件架構方面的，是‘硬’的：經過調整AS而模擬出來的‘邏輯核’。

簡單的說吧，超線程就是一個物理核裏面，有兩個AS，一個PU。兩個AS共享一個PU。爲何這麼作，看下面的例子：

 

比喻：剛剛那個單位食堂，4個服務生，4個大廚，4個隊列。會不會效率問題？

有！

 

設想每一個客人都有看單選單的時候，你能保證每一個客人都看兩眼就下單？有的客人不免會磨磨蹭蹭，問東問西，一個菜點它個15分鐘。而設想大廚平均炒一個菜只要10分種。那剩下的那5分鐘呢？大廚在廚房閒着沒事幹，喝茶看報紙。時間全被客人-服務生點菜這個環節給浪費掉了。

 

那有沒有解決方法？我想你們應該都能猜出來了 

--- 增長服務生！

 

這時候，咱們給每一個大廚多增長一個服務生，從一個服務生變成了兩個服務生（AS），服務生1A和服務生1B開兩個隊列，同時給一個大廚（PU）下單。這樣，當出現服務生1A的客人15分鐘單子都沒有下完的狀況下，1B的客人單子頗有可能3分鐘下好送給大廚開炒了（PU），這樣大廚就不會站在廚房傻等1A客人的訂單。這樣，最大限度地榨乾大廚的勞動力 （大廚估計要罵娘了），而對於CPU來講，最大限度的提升了CPU的使用率，減小了CPU的（IDLE）空閒時間。有的時候，真不能怪大廚（PU）不賣力，而是你服務生（AS）叫單太墨跡。

 

在下圖中，橙色和藍色代表大廚（PU/CPU）是在工做的，白色格子代表大廚（PU）是空閒的。A圖是單核沒有沒有用超線程，B圖雙核沒有超線程，圖C是單核啓用了超線程。能夠清晰地看到，從單核增長到雙核（在沒有超線程的狀況下），CPU使用率並無增長。而用了超線程後，總體CPU使用率提升了，雖然只是一個核。