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虚拟与真实 超线程的辉煌与谢幕
作者 IT168评测中心 Acwell 2006年08月02日 00:00

    随着Intel Core2的发布,Netburst架构的下马,以及随之而来的Pentium品牌退出历史舞台,Hyper-Threading超线程(下文简称HT)技术也将暂时告别Intel下一代甚至几代产品。从表面看,由于双核心CPU将肯定成为今后PC平台的主流,那么具有虚拟意义的“双核”——HT技术理所当然的该告别历史舞台。

    大家也许还在怀念在Pentium D XE版本的CPU中看到双内核+HT技术共存的壮观景象,Windows监测中显示的4颗CPU的确让人心动。

PentiumD XE中HT技术与物理双核心共存

    可是,在HT技术得到应用的4年左右的时间中,仅仅将它应用于Pentium4中,而对应时期的移动平台的Pentium M却从未使用过,Intel在超线程上技术上精确的定位到底是什么原因?HT技术对于Intel在过去的主要四年时间中起到了怎样的作用?HT技术是否要跟随Netburst和Pentium一同告别?而更有趣的是,AMD最近提出的“逆超线程”技术,又和HT技术有什么关系呢?

    我们知道,Pentium4全系列一直采用了Netburst架构的设计,被大家最为熟知的该架构中的设计思想便是采用较长的Pipeline Stage以便达到更高的频率,这样从性能和频率的关系来看,Pentium4一直没有摆脱高频低能的恶名。而HT技术对于Pentium4来说在技术上和市场中都起到了非常重要的作用。

    第一款支持HT技术的CPU是Pentium4 3.06G,这也是在PC领域CPU第一次突破3GHz的频率大关,除了将FSB从400MHz提升至533MHz外,早在2001年的IDF上,Intel就提出过的HT技术认可度高次在P4 3.06上现身的确让人惊喜。但是,当时由于对HT芯片组支持的不够以及应用软件和测试软件没有针对性优化,HT并没有十分突出表现。不过,HT给用户带来的期望值却非常之大,以往的P4能否破解支持甚至官方解禁支持HT?今后的主流CPU是否会支持HT?HT优化后会有怎样的提高?成了当时用户关心的问题。

第一款支持HT的CPU——P4 3.06 CPU-Z中的信息

    而令用户开心的事在不久后真的发生了,人们对于HT的一些期望Intel竟然全部实现,甚至在Northwood C核心下降FSB一下提升到800MHz,越过了667MHz,Intel在2003年的这一系列以HT为先锋的多点宣传取得了整个Pentium4发展中最重要的胜利。为什么这么说?显然,在Northwood之前的Willimate核心的Pentium4的悲惨经历是Intel在起用Netburst架构后经受最大压力的时期,而Northwood的推出是Pentium4开始好转的标志,而HT的推出将Pentium4几乎带到了最高峰,至少对于用户市场来说是这样的。回想现在的Pentium4主流市场的产品规格又与当时Northwood C和Prescott推出时的规格有多大差异呢?

i865芯片组提供了对800FSB和HT的支持

    更为重要的是,以HT为先锋的这轮攻势,对竞争对手的打击也是非常精确的。当时的AMD虽然以Duron和AthlonXP将自己的产品区隔为低端和高端,但其价格却始终停留在市场认为的低端阶层(并不像今天有Athlon64这样的高端产品),而AthlonXP的性能不断的追赶和打击Northwood A和B核心的Pentium4已经让人们开始慢慢接受AMD PR值得命名方法,而由于AthlonXP的价格极低,性价比也非常突出。可怕的是,对于Intel而言,Pentium4的高频低能在这段时间内遭到前所未有的打击强度,Pentium4的高端品牌形象也受到了AMD的牵扯而失去了前进的空间。

    HT技术的提出,FSB的跳跃提升让Intel彻底摆脱了AMD的骚扰,稳固地确立了高端的形象。

    Intel以HT来区分产品定位的作法是很明显的,赛扬系列从未享受过这套技术;但正如前文所说的,Intel在Core2后放弃HT后的确让用户觉得不够过瘾。那么,HT是否真的专为Netburst架构打造呢。从现在的角度看,这种说法是基本成立的。

Netburst的绝唱

    Hyper-Threading做法是复制一颗处理器的架构指挥中心(architectural state)变成两个,使得Windows操作系统认为是在与两颗处理器沟通,但这两个架构指挥中心共享该处理器的工作资源(execution resources)。架构指挥中心追踪每个程序或线程的执行状况;工作资源指的则是“处理器用来进行加、乘、加载等工作的单元(execution unit)”。如此一来,操作系统把工作线程安排好以后,就分派给这两个逻辑上的处理器执行,而这颗CPU的每个执行单元等于在同样的时间内要服务两个“指令处理中心”,当然它的效率就高多了,操作系统就把一颗实体的处理器认定为两个逻辑处理器作工作指派,当然整体工作效能就比没有具备Hyper-Threading Technology的处理器高出许多,性价比自然高出许多。

    通俗的说,根据上面关于HT的工作流程的简单介绍,HT技术利用了Netburst架构超长的Pipeline Stage中“资源的浪费”,合理的虚拟一颗CPU调整工作方式,来弥补Netburst中最大的缺点,HT技术一定是为Netburst专门设计的。而Core2 的核心流水线大大缩短,也不存在与Netburst架构中相同量级的浪费和低效操作,所以原来应用于Netburst的HT技术照搬于Core2是不合适的。而对于已经具有物理双核心的CPU来说,最需解决的问题是在应用中如何最大发挥其效能,这也是用户最关心的。

    其实在HT时代,能够发挥出其优势的独立应用项目并不算多,如何做好HT的优化工作也是设计师们努力的方向。而我们可以想象,用户对于物理双核心高效率的利用的期望值肯定要远高于虚拟双核心的HT技术。

    双核心的CPU在目前已经体现出来了不少的优势,尤其是在视频操作以及更高要求的高清晰视频的播放、优化甚至制作处理上有着很优异的表现,但其发挥的空间应该远不仅仅局限于此,如何有更好表现,更好的分配两个核心的工作负荷是Intel和AMD都需改进的问题。

    AMD在前不久曾针对以往Intel的HT技术,提出了逆超线程应用。以往HT是指系统将一颗CPU看成两颗,而逆超线程是要将两个物理核心看作一颗,同时处理一项工作,以在特定情况下提高速度。这项技术提出让大家觉得很新奇,而此后也有信息表明Intel也可能通过软件来实现这一功能,但这一切似乎还没有定论。

BIOS中实现“逆超线程”

     从应用角度来看,所谓“逆超线程”是对双核心多核心CPU提高应用价值的一个主方向,显然在我们大多数PC操作中并不需要同时进行几个消耗资源操作。例如,你是否会一边玩游戏,一边压缩视频呢?至少现在我们还没有习惯这样的应用方式,而我们也对CPU能力,即便是双核心CPU,能否满足两个以上高符合操作能力表示怀疑。相反,我们甚至在有些情况下,反而会感到一颗CPU的力不从心,例如高清视频的制作、游戏高效果下的应用等等。这时,双核心的二合一的确是一个很好的思路。而这个方向如果在技术上不会有太大麻烦的话,那么类“逆超线程”的应用也许会成为多核心CPU应用中非常重要的部分。

总结

    用不了多久,双核心的CPU将成为市场的绝对主流。从Intel的HT虚拟的双CPU到今天物理双核,在PC平台上我们经历了四年左右的时间。无论HT还是现今的双核心,对于用户来说都带来了应用上更高效快速的体验。而在物理双核心的面前,原有的HT技术将会暂别我们,当然我们也可以想象HT技术的思路和原理完全有可能以另外的形式出现在今后的应用中,在CPU应用和优化的道路上,HT技术应该还会有它的用武之地。就如Intel Core架构一样,它是不是PentiumM灵魂附体,架构优化的产物呢?相信同样的事情也会发生在HT身上。

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虚拟与真实 超线程的辉煌与谢幕

随着Intel Core2的发布,物理双核心CPU成为主流的日子也越来越近,而Pentium品牌告别历史舞台的日子也慢慢走来。在辉煌的Pentium品牌光环下,我们不得不提起其中辉煌的一笔——超线程技术。

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