CPU 超线程、多核

五种英特尔消费级CPU，说它们是消费级是为了和企业级处理器Xeon(志强)区分：

- 赛扬是双核，不支持超线程 - 入门玩家

- 奔腾是双核，不支持超线程 - 中低端玩家

- i3是双核，支持超线程 - 中端玩家

- i5是4核，不支持超线程 - 中高端玩家

- i7是4核，支持超线程 - 高端玩家

 

而志强的一些低端CPU，普通玩家也能够用，好比

- E3是4核，支持超线程 - 高端玩家

 

CPU架构

要谈超线程和多核，就不得不谈CPU的架构和逻辑。无关的技术细节太多，这里略去。咱们重点谈一下CPU中两个相关的模块：

1）Processing Unit（运算处理单元），简称PU

2）Architectual State（架构状态单元），简称AS

PU通常就是执行运算，好比算数运算加减乘除。AS执行一些逻辑和调度方面的操做，好比控制内存访问等。

单核CPU（先从简单的谈起）

通常一块传统意义的CPU上会有一个PU、一个AS。

比喻：一个小饭馆（单核CPU），夫妻老婆店，老板兼大厨厨房炒菜，老板娘兼服务员点单。这不，来了一个客人，首先，走到老板娘的收银台前，看菜单准备点单。差很少5分钟后，客人点完了一份盖浇饭。老板娘抄好了单，递给了在后厨的老公。老公开始炒菜。在这个例子中，老板娘能够理解成AS，老板/大厨能够理解称PU（干实事的）。

多核CPU

这里说的多核，是多个物理核，好比i3的双核，i5的4核。这中架构下，每个物理核都有一个PU和一个AS。因此。对于i3来讲，就有总共两个PU，两个AS。对于i5来讲，就有总过4个PU，4个AS。

 

比喻：上面小饭馆的列子，对于五、6个客人可能还能忙的过来。但设想一会儿来他个16个客人，这队估计要排到街上了。若是再告诉你，每10分种就有16个新客人过来点单。。。完了。生意估计是作不下去了 - 老板、老板娘忙到死。

这时，咱们就须要一个更大的单位食堂（多核CPU）。有4个服务生、4个大厨。4个服务生同时点单，4个大厨同时开炒（1号服务生专给一号大厨下单，二号服务神生专给二号大厨下单。。。以此类推）。这样相比小饭馆一个老板娘、一个客人队列，这里成了4个队列，效率顿时比小饭馆提升4倍。16个客人，平均分配成4个队列，每一个队列就只有4个客人了，状况是否是好了不少？

 

这个应该仍是比较容易理解的。

超线程技术(HT)

重头戏来了，超线程是个啥玩意。他是咱们平时说的多线程吗？

超线程(HT)并非咱们通常说的多线程。咱们通常说的多线程（multi-threading）是指程序方面的，简单的说就是‘软’的，代码级别的。而超线程通常指的是硬件架构方面的，是‘硬’的：经过调整AS而模拟出来的‘逻辑核’。

简单的说吧，超线程就是一个物理核里面，有两个AS，一个PU。两个AS共享一个PU。为何这么作，看下面的例子：

 

比喻：刚刚那个单位食堂，4个服务生，4个大厨，4个队列。会不会效率问题？

有！

 

设想每一个客人都有看单选单的时候，你能保证每一个客人都看两眼就下单？有的客人不免会磨磨蹭蹭，问东问西，一个菜点它个15分钟。而设想大厨平均炒一个菜只要10分种。那剩下的那5分钟呢？大厨在厨房闲着没事干，喝茶看报纸。时间全被客人-服务生点菜这个环节给浪费掉了。

 

那有没有解决方法？我想你们应该都能猜出来了 

--- 增长服务生！

 

这时候，咱们给每一个大厨多增长一个服务生，从一个服务生变成了两个服务生（AS），服务生1A和服务生1B开两个队列，同时给一个大厨（PU）下单。这样，当出现服务生1A的客人15分钟单子都没有下完的状况下，1B的客人单子颇有可能3分钟下好送给大厨开炒了（PU），这样大厨就不会站在厨房傻等1A客人的订单。这样，最大限度地榨干大厨的劳动力 （大厨估计要骂娘了），而对于CPU来讲，最大限度的提升了CPU的使用率，减小了CPU的（IDLE）空闲时间。有的时候，真不能怪大厨（PU）不卖力，而是你服务生（AS）叫单太墨迹。

 

在下图中，橙色和蓝色代表大厨（PU/CPU）是在工做的，白色格子代表大厨（PU）是空闲的。A图是单核没有没有用超线程，B图双核没有超线程，图C是单核启用了超线程。能够清晰地看到，从单核增长到双核（在没有超线程的状况下），CPU使用率并无增长。而用了超线程后，总体CPU使用率提升了，虽然只是一个核。