超線程（Hyper-Threading，HT）是英特爾研發(fā)的一種硬件技術(shù)，允許在每個內(nèi)核上運行多個線程。更多的線程意味著一個內(nèi)核可以并行完成更多的工作。
超線程技術(shù)可以將一個物理內(nèi)核的兩個邏輯內(nèi)核模擬兩個物理芯片，同時處理多線程操作，減少了CPU閑置時間，提高了效率。
2002年2月，英特爾公司正式發(fā)布超線程技術(shù)，并率先將該技術(shù)用在Xeon至強處理器上。同年11月14日，英特爾公司又將超線程技術(shù)應(yīng)用在3.06GHz Pentium4處理器上。
定義
超線程技術(shù)是指利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，進而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，減少了CPU的閑置時間，提高CPU的運行效率。
采用超線程技術(shù)在同一時間里，應(yīng)用程序可以使用芯片的不同部分。雖然單線程芯片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令，但是在任一時刻只能夠?qū)σ粭l指令進行操作。而超線程技術(shù)可以使芯片同時進行多線程處理，使芯片性能得到提升。
背景
由于硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是CPU制造技術(shù)的發(fā)展，倍頻已達到二十幾倍。芯片廠商原先通過改進微處理器的核心微架構(gòu)，提高微處理器的主頻，來提高微芯片的處理速度。然而，這樣往往需要增加晶體管的數(shù)量，大大增加發(fā)熱量（Pentium4 3.06GHz功耗已達到82W）和提高生產(chǎn)成本。另一方面，普通的應(yīng)用軟件（專業(yè)和測試軟件除外）很難完全發(fā)揮微處理器的全部性能。因為微處理器是由很多執(zhí)行單元組成的。很多時候這些單元無法同時工作，大半的執(zhí)行單元處于空閑狀態(tài)。例如，執(zhí)行整數(shù)運算單元時，浮點運算單元是空閑的。
超線程技術(shù)就是為了彌補傳統(tǒng)微處理器在執(zhí)行單元效能上的利用率不足而開發(fā)的一項全新技術(shù)。
發(fā)展歷史
超線程技術(shù)最早由美國DEC（Digital Equipment Corporation）公司研發(fā)。1997年，陷入經(jīng)營困境的迪吉多將半導(dǎo)體部門出售給了英特爾。
1997年，英特爾公司申請了該項技術(shù)成果的專利。
2002年2月，英特爾公司正式發(fā)布了超線程技術(shù)，并率先將該技術(shù)用在了Xeon至強處理器上。
2002年11月14日，英特爾公司又推出采用超線程技術(shù)的Pentium4 3.06GHz臺式機處理器。
2016年，英特爾公司發(fā)布了Core i7-6950X處理器。該處理器有10個物理核心，支持超線程技術(shù)，使之成為20個邏輯線程的產(chǎn)品。
技術(shù)細節(jié)
技術(shù)原理
超線程技術(shù)原理可理解為利用特殊的硬件指令，把一個物理內(nèi)核中的兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片，讓單個微處理器能使用線程級并行計算，從而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，提高微處理器的性能，這與x86平臺下的同步多線程(SimultaneousMulti-Threaading，SMT)技術(shù)有異曲同工之處。
在高端計算機系統(tǒng)中采用了指令級平行運算(InstructionLevelParallelism，ILP)技術(shù)，可以同時執(zhí)行多條指令，提高單CPU的效率。而x86架構(gòu)只能讓多個CPU來執(zhí)行不同的線程，不過硬件成本增加了很多。超線程技術(shù)微處理器兼容兩者的優(yōu)勢，微處理器的兩個邏輯內(nèi)核ALU模擬成兩個物理芯片，讓每個微處理器都能使用線程并行計算，而且兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，提高微處理器的性能。對于操作系統(tǒng)而言，它可視為兩個分離的邏輯微處理器，每個邏輯微處理器可以各自對請求做出響應(yīng)。當其中的一個邏輯微處理器跟蹤某個線程的時候，另一個邏輯微處理器就可以跟蹤其他線程，兩個邏輯微處理器共享一組微處理器執(zhí)行單元，并行完成算術(shù)和邏輯等操作。這樣一來，操作系統(tǒng)把工作線程安排好以后，就分派給這兩個邏輯上的微處理器執(zhí)行。
運行條件
硬件支持
首先，CPU處理器必須支持超線程技術(shù)。
其次，超線程技術(shù)需要主板對CPU的電源支持，需要主板能提供給微處理器高達70A的電流，否則系統(tǒng)可能不能長期穩(wěn)定工作。
再者，BIOS需要加入特定的支持超線程微處理器的代碼。當BIOS檢測到是超線程微處理器時，在BIOS設(shè)置菜單中出現(xiàn)"CPUHyper-Threading（Enabledor Disabled）"的選項。
軟件支持
超線程技術(shù)還需要操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持。
應(yīng)用
適合場景
有了 CPU 超線程技術(shù)，PC 可以在更短的時間內(nèi)處理更多的信息，并運行更多的后臺任務(wù)，而不會中斷。在適當?shù)那闆r下，該技術(shù)允許 CPU 內(nèi)核在同一時間有效地執(zhí)行兩項操作。對于運行重線程程序的多任務(wù)工作者、網(wǎng)絡(luò)主播和專業(yè)人士來說，升級到采用英特爾超線程技術(shù)的游戲筆記本電腦或游戲臺式機CPU（比如最新的英特爾? 酷睿? i9 處理器），就能大幅提升計算體驗。
不適合場景
雖然采用超線程技術(shù)能同時執(zhí)行兩個線程，但它并不象兩個真正的?CPU?那樣，每個?CPU?都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，并讓出資源，直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能，并不等于兩顆?CPU?的性能。
相關(guān)概念
參考資料 >
什么是超線程？.英特爾官網(wǎng).2023-09-03
英特爾架構(gòu)服務(wù)器將于第一季度內(nèi)采用超線程技術(shù).新浪科技.2023-09-07
英特爾高性能家用臺式機微處理器發(fā)展年表.新浪科技.2023-09-07
本科學(xué)歷卻成蘋果特斯拉芯片之父 61歲入伙神秘初創(chuàng)公司.新浪科技.2023-09-07
英特爾? 酷睿? i7-6950X 處理器至尊版.英特爾.2023-09-07
一“芯”二用 漫談CPU超線程技術(shù).新浪科技.2023-09-07
主板知識詳解-超線程技術(shù) 支持操線程技術(shù)的操作系統(tǒng).新農(nóng)網(wǎng).2023-09-03