超线程和多线程的区别

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关于线程，多线程，并发，并行等操作系统的基础知识，可以回顾我之前的博客

操作系统学习之一常用术语

 物理CPU：
物理CPU就是插在主机上的真实的CPU硬件，在Linux下可以数不同的physical id 来确认主机的物理CPU个数。 

 核心数：
我们常常会听说多核处理器，其中的核指的就是核心数。在Linux下可以通过cores来确认主机的物理CPU的核心数。

 逻辑CPU：
逻辑CPU跟超线程技术有联系，假如物理CPU不支持超线程的，那么逻辑CPU的数量等于核心数的数量；
如果物理CPU支持超线程，那么逻辑CPU的数目是核心数数目的两倍。在Linux下可以通过 processors 的数目来确认逻辑CPU的数量。

 超线程：
超线程是英特尔开发出来的一项技术，使得单个处理器可以象两个逻辑处理器那样运行，这样单个处理器以并行执行线程。
这里的单个处理器也可以理解为CPU的一个核心；这样便可以理解为什么开启了超线程技术后，逻辑CPU的数目是核心数的两倍了。

超线程技术实现并行操作的原理？

一个线程在执行时会占用CPU资源，其他线程想要得到执行就必须等待该线程将CPU资源让出。

利用超线程技术，模拟出的两个逻辑内核共享同一个CPU资源，所以同一时刻可以有两个线程都占用CPU资源，因此这两个线程都可以得到执行，这就是实现同一时间执行两个线程的并行操作。

比如说：

    有个单核的CPU,想要运行一个多线程的程序，通常情况下，只能是由Cpu在线程之间来回调度，但是当开启了超线程之后，可以在一个线程执行整数指令集的时候，而恰好在这个时候，另一个线程执行浮点指令集，而这两个指令集整数指令单元和浮点指令单元来执行。就可以同时执行这两个线程，这就叫超线程。而且实际上，是有大量资源被闲置着的。超线程技术允许两个线程同时不冲突地使用CPU中的资源。指令单元闲置，可以通过超线程的技术来达到提高利用率。这叫做硬件多线程技术。
 

之前在笔记本上做的笔记（当时应该是看的论坛上的生动形象的例子），所以也放在这吧。 ps：算是多种记忆方式吧

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一般就是执行运算，比如算数运算加减乘除。AS执行一些逻辑和调度方面的操作，比如控制内存访问等。

单核CPU（先从简单的谈起）

一般一块传统意义的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。差不多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，老板娘可以理解成AS，老板/大厨可以理解称PU（干实事的）。

多核CPU

这里说的多核，是多个物理核，比如i3的双核，i5的4核。这中架构下，每一个物理核都有一个PU和一个AS。所以。对于i3来说，就有总共两个PU，两个AS。对于i5来说，就有总过4个PU，4个AS。

比喻：上面小饭馆的列子，对于5、6个客人可能还能忙的过来。但设想一下子来他个16个客人，这队估计要排到街上了。如果再告诉你，每10分种就有16个新客人过来点单。。。完了。生意估计是做不下去了 – 老板、老板娘忙到死。

这时，我们就需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高4倍。16个客人，平均分配成4个队列，每个队列就只有4个客人了，情况是不是好了很多？

超线程技术(HT)

超线程(HT)并不是我们一般说的多线程。我们一般说的多线程（multi-threading）是指程序方面的，简单的说就是‘软’的，代码级别的。而超线程一般指的是硬件架构方面的，是‘硬’的：通过调整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。为什么这么做，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！

设想每个客人都有看单选单的时候，你能保证每个客人都看两眼就下单？有的客人难免会磨磨蹭蹭，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？

— 增加服务生！

这时候，我们给每个大厨多增加一个服务生，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情况下，1B的客人单子很有可能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来说，最大限度的提高了CPU的使用率，减少了CPU的（IDLE）空闲时间。