计算机原理——超线程技术
一、超线程技术
在前面学习了Superscalar技术，本文将对容易混淆的超线程技术（Hyper-Threading）进行分析。大家可以有针对性的翻看一下前面的文章进行对比，这样可能理解会更深刻一些。首先需要说明的是，超线程技术是Intel公司的技术产品。AMD也有类似的技术叫做Simultaneous Multi-Threading，简称 SMT。它主要用于提升x86处理器上的计算并行性，可以同时执行多个任务。Intel的官方技术术语中，超线程被称作Hyper-Threading Technology或HT Technology，简称为HTT或HT。
超线程技术第一次应用是在2002年2月的Xeon（至强）处理器处理中应用，随后在11月发布的桌面版Pentium 4处理器中集成了超线程技术。再后，此项技术在安腾Itanium，阿童木Atom，酷睿Core 等处理器中被广泛应用。
二、原理和分析
超线程技术的本质仍然是虚拟化（不过它与KVM、VMWare等虚拟化还是有区别）。它可以认为是在CPU级别上（多线程是CPU内）的多任务执行技术。它的原理很容易理解，就是把一个CPU模拟成多颗CPU来使用。比如在早期的CPU技术中，可以把一颗支持超线程的物理CPU模拟成两颗逻辑CPU。这也是大家在界面管理器中看到明明只有四个物理核心却有八个逻辑核心的原因。但在操作系统的眼中，它只看到逻辑核心而不会去管物理核心，所以在分配任务和执行并行工作时，可以将其以两个核心的CPU来进行处理。
从硬件实现来看，CPU的物理核心仍然是独立的拥有相关寄存器等架构内容，但可共享执行资源ALU、缓存等。当一个线程因各种原因进入等待状态，那么另外一个线程就可以利用空闲的执行单元进行执行。所以，除了基础的CPU支持超线程外，最关键的是操作系统要把物理核心模拟出的逻辑核心视为独立的CPU进行调试。
超线程的概念是Sun公司的专利，但Intel却首先提出并进行了应用。其核心在于在单个处理器的同一时刻并行的获取和执行两个独立的代码流（HT allows single processor to fetch and execute two separate code streams simultaneously）。
超线程技术目前已经被普遍应用，但实际上其受限的条件还是不少的。只不过现在的环境基本都满足了。其实在刚刚推出超线程时，这些条件还是比较明显的。要想实现超线程技术，CPU、主板、BIOS以及操作系统都需要提供支持。就看看这四点，就知道实现和推广超线程技术不可能是一年半载的简单事情。
超线程的使用是不需要开发者在程序中进行代码级别的控制的，它由操作系统进行处理。启用和禁用的方法一般是BIOS或UEFI中找到“Intel Hyper-Threading Technology”项进行控制即可。不过在代码开发中可以通过代码进行CPU亲和性和线程运行绑定核心的操作，这点在前面的DPDK系列和相关并行系列中都有介绍和说明。
三、与Superscalar技术区别
Superscalar技术核心是单个时钟周期内并行发射（issue）和执行多条指令；而超线程技术是将CPU模拟成两个逻辑核心。前者是指令级别的，后者是CPU级别的。它们的共同点都是很有可能较大幅度的提高CPU的执行效率。
四、应用
超线程技术现在已经是非常普及的技术，一般默认情况下都会开启。但这不代码其适配所有的场景。一般来说，适合HT的应用场景主要有：
- IO密集型的工作
这种情况下很容易利用CPU的空闲时间来执行另外一个线程 - 内存或缓存压力不敏感的工作
这种情况下，由于内存的处理简单，没有冲突，往往会导致CPU空闲 - 其它CPU空闲时间多的工作
只要是CPU空闲时间较多的，都可以引入HT技术，效果一般来说会不错
对大多数开发者来说，其实HT是一个默认已开的选项，不需要对其进行处理。只有遇到一些专业性非常强的科学技术处理或大数据处理等情况下时，才可能会对HT进行处理。这一点，大家不要担心。
五、总结
计算机技术普及到现在，绝大多数的使用者已经脱离开编程的范畴变成一个简单的上层应用者。所以很多技术已经完全倾向于计算机消费者了。作为开发者，超线程技术真正影响到编程的机会也不多。所以，了解并知道超线程技术已经足够。如果真遇到了需要关闭超线程技术时，再做思量也不为迟。