CPU基础知识:多个CPU、核心和超线程说明

基本上,计算机中的中央处理器(CPU)执行计算工作-运行程序。但现代CPU提供了多核和超线程等功能。有些PC甚至使用多个CPU。我们是来帮你理清头绪的。

相关:为什么不能使用CPU时钟速度来比较计算机性能

在比较性能时,CPU的时钟速度过去是足够的。事情不再那么简单了。提供多核或超线程的CPU可能比没有超线程的相同速度的单核CPU性能要好得多。而拥有多个CPU的PC可以拥有更大的优势。所有这些功能都旨在让PC更轻松地同时运行多个进程-在多任务处理时或在视频编码器和现代游戏等功能强大的应用程序的要求下提高您的性能。那么,让我们来看看这些特性中的每一个,以及它们对您可能意味着什么。

超线程

超线程是英特尔将并行计算引入消费者个人电脑的第一次尝试。早在2002年,它就与奔腾4HT一起在台式CPU上首次亮相。当时的奔腾4只有一个CPU内核,所以它一次只能执行一项任务-即使它能够足够快地在任务之间切换,看起来像是多任务处理。超线程试图弥补这一点。

具有超线程的单个物理CPU核心在操作系统中显示为两个逻辑CPU。CPU仍然是单CPU,所以有点作弊。虽然操作系统看到每个核心有两个CPU,但实际的CPU硬件对于每个核心只有一组执行资源。CPU假装它有比实际更多的核心,并且它使用自己的逻辑来加速程序执行。换句话说,操作系统被骗看到每个实际CPU核心对应两个CPU。

超线程允许两个逻辑CPU核心共享物理执行资源。这可以在一定程度上加快速度-如果一个虚拟CPU停止并等待,另一个虚拟CPU可以借用其执行资源。超线程可以帮助您提高系统速度,但远不及拥有实际的额外内核。

值得庆幸的是,超线程现在是一种“额外奖励”。最初采用超线程的消费者处理器只有一个伪装成多核的单核,而现在的英特尔CPU既有多核又有超线程技术。带超线程的双核CPU在操作系统中显示为4核,而带超线程的四核CPU显示为8核。超线程不能替代额外的内核,但带超线程的双核CPU应该比没有超线程的双核CPU性能更好。

多核

最初,CPU只有一个内核。这意味着物理CPU上只有一个中央处理器。为了提高性能,制造商增加了额外的“核心”,即中央处理器。双核CPU有两个中央处理器,因此在操作系统看来就是两个CPU。例如,具有两个核心的CPU可以同时运行两个不同的进程。这加快了您的系统速度,因为您的计算机可以一次做多件事。

与超线程不同,这里没有花招-双核CPU实际上在CPU芯片上有两个中央处理单元。四核CPU有四个中央处理单元,八核CPU有八个中央处理单元,依此类推。

这有助于极大地提高性能,同时保持物理CPU单元较小,以便可以放入单个插槽中。只需要一个CPU插槽,其中插入一个CPU单元-而不是四个不同的CPU插槽,四个不同的CPU,每个CPU都需要自己的电源、冷却和其他硬件。延迟更小,因为内核可以更快地通信,因为它们都在同一芯片上。

Windows的任务管理器很好地说明了这一点。例如,在这里,您可以看到该系统有一个实际的CPU(插槽)和四个内核。超线程使每个内核在操作系统中看起来像两个CPU,因此它显示8个逻辑处理器。

多个CPU

相关:为什么不能使用CPU时钟速度来比较计算机性能

大多数计算机只有一个CPU。单个CPU可能有多核或超线程技术-但它仍然只有一个物理CPU单元插入到主板上的单个CPU插槽中。

在超线程和多核CPU出现之前,人们试图通过添加额外的CPU来增加计算机的处理能力。这需要具有多个独立CPU插槽的主板。主板还需要额外的硬件来将这些CPU插槽连接到RAM和其他资源。在这种设置中有很多开销。如果CPU需要相互通信,具有多个CPU的系统消耗更多电力,并且主板需要更多插槽和硬件,则会有额外的延迟。

具有多个CPU的系统在今天的家庭用户PC中并不是很常见。即使是具有多个显卡的高性能游戏台式机通常也只有一个CPU。在超级计算机、服务器和类似的高端系统中,您会发现多个CPU系统需要尽可能多的数字处理能力。

计算机的CPU或内核越多,它可以同时处理的事情就越多,从而有助于提高大多数任务的性能。大多数计算机现在都具有多核CPU-这是我们讨论过的最高效的选项。你甚至可以在现代智能手机和平板电脑上找到多核CPU。英特尔CPU还具有超线程功能,这是一种额外的好处。一些需要大量CPU处理能力的计算机可能有多个CPU,但它的效率比听起来要低得多。

图片来源:Flickr上的LUNGSTRING,Flickr上的Mike Babcock,Flickr上的DeclanTM

相关文章