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>在2021年，應(yīng)該已經(jīng)沒有人會(huì)問出為什么我購買了一顆四核心的i3-10100，卻能在任務(wù)管理器看到八個(gè)框框這種問題了，隨著牙膏廠在初代酷睿I系列開始重新加入超線程技術(shù)，超線程已經(jīng)不知不覺在消費(fèi)級市場存在了十多年，并已經(jīng)成為大家見怪不怪的功能。眾所周知八個(gè)框框就是比四個(gè)框框性能高（FX系列除外）。（首先，牙膏廠的超線程（HT，Hyper-Threading）其實(shí)更應(yīng)該叫做同步多線程（SMT，Simultaneous Multi-Threading），至少AMD也是這么叫的，只不過大家超線程喊習(xí)慣了，包括我）

超線程技術(shù)在2002年就被牙膏廠安排進(jìn)了奔騰4 HT中，據(jù)我所知這是消費(fèi)級桌面平臺第一款超線程處理器。只不過由于當(dāng)時(shí)的超線程技術(shù)不成熟以及缺乏軟件和操作系統(tǒng)的優(yōu)化支持，這顆奔騰4的超線程大部分情況下是負(fù)提升，因此intel之后雪藏了這個(gè)技術(shù)，直到2008年推出全新的酷睿i系列，超線程技術(shù)重回消費(fèi)級市場，并且一直沿用至今。如今的第10、11代酷睿已經(jīng)下至i3上到i5全系支持超線程，在2017年奔騰G4560的推出也標(biāo)志著奔騰系列正式支持超線程，似乎只剩下賽揚(yáng)時(shí)至今日依然不支持超線程了（笑）。而隔壁AMD在翻身之后的初代Ryzen開始支持超線程，ZEN3則實(shí)現(xiàn)了全系超線程支持。
超線程最明顯的特征，就是能讓任務(wù)管理器看到雙倍于核心數(shù)量的框框（當(dāng)然IBM甚至能1核當(dāng)8核用，這里就不提了）比如四核心的i3-10100在任務(wù)管理器里可以看到八個(gè)核心。系統(tǒng)或者軟件會(huì)認(rèn)為i3-10100這個(gè)處理器就是八個(gè)核心，并且也會(huì)按照最多八個(gè)核心的“事實(shí)”去調(diào)度應(yīng)用程序的運(yùn)行。
超線程技術(shù)的基本原理這里不得不提到兩個(gè)概念：進(jìn)程與線程。我就不帶大伙復(fù)習(xí)操作系統(tǒng)了，不然這可不是一個(gè)圖文就能講明白的，簡單來說，你們可以把進(jìn)程看做是一個(gè)正在運(yùn)行的程序，而線程是這個(gè)程序執(zhí)行的最小單元。一個(gè)程序有許許多多的功能，那么這些功能可以交給多個(gè)線程分別執(zhí)行，因此一個(gè)進(jìn)程可以包含一個(gè)或者多個(gè)線程。
講一個(gè)常見的例子：高速公路收費(fèi)站，有車道+收費(fèi)站+收費(fèi)站的工作人員。一輛輛汽車（指令隊(duì)列）排隊(duì)進(jìn)入收費(fèi)站（前端發(fā)射單元），收費(fèi)站需要核驗(yàn)汽車信息和收費(fèi)（指令解碼），并指定汽車去前方哪一條車道（執(zhí)行單元：ALU運(yùn)算器、FPU運(yùn)算器、Cache……）

而CPU最小的執(zhí)行粒度就是線程，一般來講一個(gè)物理核心同一時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)線程，也就是說，這個(gè)高速公路只能同時(shí)檢查收費(fèi)一輛車，并且指定一次車道，而當(dāng)?shù)诙v車進(jìn)來時(shí)，需要等待第一輛車跑出這段車道，再放行第二輛車。這時(shí)候我們可以注意到，一輛車只會(huì)占用一個(gè)車道，而其他車道都是空著的，也就是說車道資源被大大浪費(fèi)了。
這時(shí)候，領(lǐng)導(dǎo)一拍大腿：收費(fèi)站現(xiàn)在只有一個(gè)，那我們在旁邊再建一個(gè)！于是收費(fèi)站變成了兩個(gè)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)收費(fèi)站放行了車輛1到車道1之后，第二個(gè)收費(fèi)站發(fā)現(xiàn)車輛2需要進(jìn)去車道3，那么車1和車2就能在互不干擾的情況下在車道同時(shí)跑了。而這大致就是超線程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。

好了，你已經(jīng)明白了超線程技術(shù)的基本原理，現(xiàn)在我們來動(dòng)手設(shè)計(jì)一顆SIMD五級流水線RISC處理器吧！
通過超線程技術(shù)，處理器可以利用其他指令執(zhí)行時(shí)閑置的執(zhí)行單元丟入其他指令執(zhí)行，盡可能的充分利用一個(gè)物理核心的全部部分。原本CPU在執(zhí)行一個(gè)線程時(shí)用不到的單元是閑置的，通過超線程技術(shù)可以盡量榨干CPU的每一寸晶體管。英特爾曾經(jīng)說超線程技術(shù)只需要增加約5%的核心面積，便可以增加約20%的多線程性能。視操作系統(tǒng)的調(diào)度和應(yīng)用程序的優(yōu)化，這個(gè)性能的提升幅度也不全相同，但終歸不會(huì)再出現(xiàn)早年奔騰4HT那樣開啟超線程負(fù)提升的情況了。并且隨著超線程技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用程序多線程優(yōu)化水平的進(jìn)步，超線程無論是在游戲還是生產(chǎn)力中都有了很明顯的性能表現(xiàn)提升。