计算机组装与维护

超线程技术、睿频加速技术、Intel VT(虚拟化技术)

超线程技术

  CPU生产商为了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快,如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。

  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。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前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,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。

  超线程技术是在一颗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 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)则保持不变,这些部分是被分享的。

  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。

  英特尔P4超线程有两个运行模式,Single Task Mode(单任务模式)及Multi Task Mode(多任务模式),当程序不支持Multi-Processing(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑CPU的运行,把资源集中于单个逻辑CPU中,让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作,占用一定的资源,因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。

  需要注意的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。目前支持超线程技术的芯片组包括如:英特尔i845GE、PE及矽统iSR658 RDRAM、SiS645DX、SiS651可直接支持超线程;英特尔i845E、i850E通过升级BIOS后可支持;威盛P4X400、P4X400A可支持,但未获得正式授权。操作系统如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。

睿频加速技术

  睿频加速技术是新一代CPU的趋势,使得CPU更智能。我们经常在进行多任务处理。编辑照片、发送电子邮件、观看视频以及保持 iPods与 mdash的同步运行;我们希望所有这些任务能同时顺畅进行。专为实现智能多任务处理而打造的英特尔处理器可为您带来事半功倍的效果。超线程(HT)技术支持处理器的每枚内核同时处理两项应用。

  CPU会确定其当前工作功率、电流和温度是否已达到最高极限,如仍有多余空间,CPU会逐渐提高活动内核的频率,以进一步提高当前任务的处理速度,当程序只用到其中的某些核心时,CPU会自动关闭其它未使用的核心,睿频加速技术无需用户干预,自动实现。

  Intel在最新酷睿i系列CPU中加入的新技术,以往CPU的主频是出厂之前被设定好的,不可以随意改变。而i系列CPU(i3除外)都加入睿频加速,使得CPU的主频可以在某一范围内根据处理数据需要自动调整主频。它是基于Nehalem架构的电源管理技术,通过分析当前CPU的负载情况,智能地完全关闭一些用不上的核心,把能源留给正在使用的核心,并使它们运行在更高的频率,进一步提升性能;相反,需要多个核心时,动态开启相应的核心,智能调整频率。这样,在不影响CPU的TDP情况下,能把核心工作频率调得更高。比如,某i5处理主频为2.53GHz,最高可达2.93GHz,在此范围内可以自动调整其数据处理频率,而此CPU的承受能力远远大于2.93GHz,不必担心CPU的承受能力。加入此技术的CPU不仅可以满足用户多方面的需要,而且省电,使CPU具有一些智能特点。

  Turbo Mode功能是一项可以充分使用处理器工作效率的技术。它能让内核运行动态加速。可以根据需要开启、关闭以及加速单个或多个内核的运行。如在一个四核的Nehalem处理器中,如果一个任务是单线程的,则可以关闭另外三个内核的运行,同时把工作的那个内核的运行主频提高,这样动态的调整可以提高系统和CPU整体的能效比率。

Intel VT(虚拟化技术)

  Intel VT即Intel公司的Virtualization Technology虚拟化技术。为解决纯软件虚拟化解决方案在可靠性、安全性和性能上的不足,Intel在它的硬件产品上引入了Intel VT(Virtualization Technology,虚拟化技术)。2005年8月,Intel首次公布了针对硬件辅助虚拟化的Vanderpool(Intel VT虚拟化技术的前身)技术细节。Vanderpool技术通过增加新的指令,使得Intel处理器支持硬件虚拟化。2005年11月,Intel宣布,虚拟化技术Vanderpool改成VT,被Acer和联想应用在其基于Intel Pentium 4的PC上。

  Intel VT可以让一个CPU工作起来像多个CPU在并行运行,从而使得在一部电脑内同时运行多个操作系统成为可能。这种VT技术并不是一个新鲜事物,市面上已经有一些软件可以达到虚拟多系统的目的,比如VMware workstation、Virtual PC等,使用这种技术就可以单CPU模拟多CPU并行,可以实现单机同时运行多操作系统。

何新洲
何新洲 前行的路充满未知,不努力尝试,永远都不知道有多精彩。

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