CPU基础:解释了多个CPU,内核和超线程

您计算机中的中央处理器(CPU)进行计算工作-基本上是运行程序。但是现代CPU提供了诸如多核和超线程之类的功能。有些PC甚至使用多个CPU。我们在这里帮助您解决所有问题。

有关的:为什么您不能使用CPU时钟速度来比较计算机性能

比较性能时,CPU的时钟速度曾经足够。事情不再那么简单了。提供多个内核或超线程的CPU的性能可能比具有相同速度但不具有超线程的单核CPU的性能明显好。具有多个CPU的PC可以具有更大的优势。所有这些功能旨在使PC可以更轻松地同时运行多个进程,从而在多任务处理或视频编码器和现代游戏等强大应用程序的需求下提高性能。因此,让我们看一下这些功能中的每一个以及它们可能对您意味着什么。

超线程

超线程是英特尔将并行计算引入消费类PC的首次尝试。它于2002年在Pentium 4 HT台式机CPU上首次亮相。当时的Pentium 4仅具有单个CPU内核,因此它实际上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也是如此。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内核在操作系统中显示为两个逻辑CPU。该CPU仍然是单个CPU,因此有点作弊。尽管操作系统为每个内核看到两个CPU,但是实际的CPU硬件对于每个内核只有一组执行资源。 CPU假装它具有比其更多的内核,并且它使用自己的逻辑来加速程序执行。换句话说,操作系统被诱骗为每个实际的CPU核心看到两个CPU。

超线程允许两个逻辑CPU内核共享物理执行资源。这样可以加快速度-如果一个虚拟CPU停滞并等待,另一虚拟CPU可以借用其执行资源。超线程可以帮助您加快系统速度,但远不及拥有实际的附加内核那样好。

幸运的是,超线程现在已成为“奖励”。最初的带有超线程的消费类处理器只有一个内核被伪装成多个内核,而现代的Intel CPU现在拥有多个内核和超线程技术。具有超线程的双核CPU在您的操作系统中显示为四个内核,而具有超线程的四核CPU显示为八个内核。超线程不能替代其他内核,但是具有超线程的双核CPU的性能应优于没有超线程的双核CPU。

多核

最初,CPU只有一个核心。这意味着物理CPU上只有一个中央处理器。为了提高性能,制造商添加了额外的“核心”或中央处理单元。双核CPU有两个中央处理器,因此在操作系统中它看起来像两个CPU。例如,具有两个内核的CPU可以同时运行两个不同的进程。这可以加快系统速度,因为您的计算机可以一次执行多项操作。

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

这有助于在显着提高性能的同时将物理CPU单元保持较小,使其适合单个插槽。只需一个CPU插槽,其中插入一个CPU单元即可-不需要四个具有四个CPU的不同CPU插槽,每个CPU都需要自己的电源,冷却装置和其他硬件。由于内核都在同一芯片上,因此可以更快地进行通信,因此延迟时间更短。

Windows的任务管理器显示得很好。例如,在这里,您可以看到该系统具有一个实际的CPU(插槽)和四个内核。超线程使每个内核在操作系统上看起来像两个CPU,因此显示了8个逻辑处理器。

多CPU

有关的:为什么您不能使用CPU时钟速度来比较计算机性能

大多数计算机只有一个CPU。该单个CPU可能具有多个内核或超线程技术,但仍然只有一个物理CPU单元插入主板上的单个CPU插槽中。

在出现超线程和多核CPU之前,人们试图通过添加额外的CPU为计算机增加额外的处理能力。这需要具有多个CPU插槽的主板。主板还需要其他硬件,以将这些CPU插槽连接到RAM和其他资源。这种设置会有很多开销。如果CPU需要相互通信,具有多个CPU的系统消耗更多的功率以及母板需要更多的插槽和硬件,则会有额外的延迟。

在当今的家用PC中,具有多个CPU的系统并不是很普遍。即使是带有多个图形卡的高性能游戏台式机,通常也只有一个CPU。您会发现超级计算机,服务器和类似的高端系统中有多个CPU系统,它们需要尽可能多的数字处理能力。

一台计算机拥有的CPU或内核越多,一次执行的功能就越多,从而有助于提高大多数任务的性能。现在,大多数计算机都具有具有多个内核的CPU,这是我们讨论过的最有效的选择。您甚至会在现代智能手机和平板电脑上找到具有多核的CPU。英特尔CPU还具有超线程功能,这是一种好处。某些需要大量CPU能力的计算机可能具有多个CPU,但效率远低于听起来。

图片来源:在Flickr上感到震惊,Flickr上的Mike Babcock,在Flickr上的DeclanTM


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