CPU超线程技术及维护.doc

P4 CPU的超线程技术-一个CPU作二用(教材P22)在01年的IDF Fall论坛上,英特尔正式发布了“Hyper-Threading Technology(超线程技术,以下简称HTT技术)”。并声称通过该技术,处理器(采用超线程技术的处理器,以下简称HTT处理器)在性能方面有望提升25%。而在02年10月7日,英特尔发布了i845PE/GE/GV芯片组,它们的共同亮点就是都正式提供了对超线程技术的支持。支持超线程技术的3.06GHz P4处理器也已推出,这一切都表明,超线程技术将成为以后的处理器市场上新的热点。何为超线程技术谈到超线程技术,我们先得了解什么是线程,什么是多线程。对于计算机微处理器而言,程序只是一组编译过的机器代码,可以执行相关的数据计算与操作,这些代码由一条条的指令组成,每一个代码组就是一条线程。现有主流CPU为x86架构,每次只能执行一条线程,即单线程。单CPU系统中,在执行指令的时候,CPU先找出相应指令所在的内存位置(PC指针),执行下一条指令,再转换到另一个位置,在同一时间内CPU只能对应一个指令。线程可以中断,并把中间结果暂存在另一个特殊位置(堆栈),不同的线程可以交叉运行,从而实现多任务,但每次运行的线程仍然仅有一条,千万不要把多任务和多线程混淆了。既然一个CPU是单线程,那么两个CPU自然就可以双线程啦,如此类推,就会出现四路、八路系统。但双处理器系统的性能并不能达到单处理器的两倍,通常只有33%的性能增益。为了提高CPU的性能,CPU厂商通常采用增加工作频率和缓存容量的方法来提升速度,但这是治标不治本的方法,CPU只提高了速度,其内在潜力依然未能完全发挥,CPU的执行单元没有被充分利用,于是CPU厂商就在CPU中加入两个逻辑处理单元,同时管理CPU的全部资源,直接提高CPU内核的工作效率。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,从而兼容多线程操作系统和软件,提高处理器的性能。操作系统或者应用软件的多线程可以同时运行于一个HTT处理器上,两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元,并行完成加、乘、负载等操作。如何提升工作效率那么,超线程技术是如何提高CPU性能的呢?我们知道,CPU由很多执行单元组成(如整数运算单元、浮点运算单元和存储单元),这些执行单元无法同时工作,大多数时间有一半执行单元是处于空闲状态。例如,Office等商业软件主要使用整数运算单元和读写/存储单元,几乎不涉及浮点运算单元,3D渲染软件主要使用浮点运算单元,很少涉及整数运算单元,很明显,这种设计造成了很大的浪费。如P4处理器内部有7个执行单元,每个时钟周期内,约有2个执行单元工作,它们共执行两次操作,那么,其它5个单元完全没有用到。为了解决这个问题,高端电脑采用了ILP(Instruction Level Parallelism,指令级平行运算)技术,可以同时执行多条指令,提高单CPU的效率。而x86架构只能让多个CPU来执行不同的线程,不过硬件成本增加了不少,于是超线程技术处理器的出现正式兼容两者的优势。采用了超线程技术后,处理器真正并行执行多个线程,从而在同一频率和缓存的基础上实现了提高系统性能的技术变革。超线程技术对商用和家用电脑而言,除了全面提升系统性能以外,还增加系统平台所能支持用户的数量,大幅降低系统的反应潜伏时间(因为任务能被分为几个隔离的线程来同时执行),增加系统的指令执行数量,还有一点很关键的是,即使对于现有的IA-32体系软件它也能很好地兼容。因为,HTT处理器还提供一个中断指令,在执行适合单处理器的任务时,暂停其中一个逻辑内核,让操作系统识别为单处理器,在执行适合多处理器的任务时,重新打开逻辑内核,利用HTT来增加整体效率。软硬件支持与应用支持超线程技术需软硬件的支持,硬件方面需要主板北桥芯片的支持。目前支持超线程技术的北桥有850E、845E、845G(B版本)、845GV、845GE、845PE,以及英特尔能支持到533MHz FSB的北桥都支持超线程技术。支持400MHz FSB的北桥是不支持超线程技术的,支持超线程技术的处理器配合这样的北桥使用时,只能作为传统的处理器使用。一、超线程技术还需要主板对CPU的电源支持,需要主板能提供给处理器高达70A的电流,否则系统可能不能长期稳定工作。除此之处还需要主板BIOS的支持,需要BIOS加入特定的支持HTT处理器的代码。当BIOS检测到是超线程处理器时,在BIOS设置菜单中出现CPU Hyper-Threading (Enabled or Disabled)的选项。二、超线程技术还需要操作系统的支持。目前支持超线程技术的有Windows XP和Linux 2.4.X。这不同于传统的处理器安装的Windows XP,使用超线程技术的处理器安装完Windows XP后在设备管理器中能显示有两个处理器和ACPI Multiprocessor PC。三、当然处理器必须支持超线程技术。从3.06GHz P4开始,英特尔的处理器都将支持超线程技术。对开启和关闭CPU Hyper-Threading功能的测试中,发现启用超线程技术能使系统性能提高近20%左右。结语对于传统的处理器,处理器性能上的竞争一直集中在两个方面:增大缓存容量和提高频率。但传统处理器始终存在单个物理运算单元的工作效率低下的弊端,不能充分发挥处理器的性能。在这个基础上,超线程技术应运而生,它是一种特殊的多线程技术,可以充分利用处理器,挖掘单个物理处理器的潜力。超线程技术的出现打破了原来性能竞争集中在缓存和频率的局面,变成了缓存、频率和线程技术三足鼎立的局面。CPU故障处理总结CPU是电脑中很重要的配件，可以视为一台电脑的心脏，它也是集成度很高的配件，可靠性较高，正常使用条件下故障率并不高。但是倘若我们安装或使用不当，或产品本身的质量不稳定，都可能为我们使用电脑带来很多意想不到的麻烦。CPU出现问题，一般都无法开机，系统没任何反应，即按下电源开关后电源风扇不转，显示器无任何显示，机箱喇叭无任何鸣叫声。如果出现上述现象，在我们排除其它可能时就应怀疑出现了与CPU有关的故障。CPU故障的处理思路如下：1、CPU是否烧毁、压坏首先我们应开机检查，取下风扇，拿下CPU然后用肉眼检查CPU是否有烧毁、压坏的痕迹。现在采用封装的CPU核心十分娇嫩，在安装风扇时，稍不注意，便很容易被压坏。CPU损坏还有一种现象就是针脚折断，现在无论是PIII还是P4，采用的都是Socket架构。CPU通过针脚直接入主板上的CPU插槽，尽管号称是“零插拔力”插槽，但如果插槽质量不好，CPU插入时的阻力还是很大，大家在拆卸或者安装的时候应注意保持CPU的平衡，尤其安装前要注意检查是否有针脚弯曲，不要一味地用力压或拔，否则就有可能折断CPU针脚。2、风扇运行是否正常CPU是否正常运行与CPU风扇是否正常运行关系很大。风扇一旦出故障，未能正常运行，则很可能导致CPU被烧毁。平时使用时，我们不应忽视对CPU风扇的保养。比如在气温较低的情况下，风扇的润滑油容易失效，导致运行噪音大，甚至导致风扇坏掉，这时我们就应该将风扇拆下清理加油。3、CPU安装是否正确注意检查CPU是否插入到位，要注意看清针脚的位置,现在的CPU都有定位措施,但仍要检查是否将CPU插座的固定杆固定到位.4、跳线、电压设置是否正确(老主板)尤其在采用硬跳线的老主板上，稍不注意就可能将CPU的有关参数设置错误，因此在安装CPU前，我们应仔细阅读主板说明书，认真检查主板跳线是否正常并与CPU匹配。当然现在大多数主板都能自动识别CPU的类型，然后自动设置CPU的外频和倍频及电压。如果发现在BIOS中识别的CPU电压等参数与标称值不一致，该产器就可能有问题。如果你适当提高电压将有助于提高CPU的超频性能。CPU的保养CPU作为电脑的心脏，它从电脑启动到关闭都不停地运作，对它的保养显得尤为重要。 1.散热至上。CPU的工作伴随着热量的产生，散热工夫不可少，CPU的正常工作温度为3565,具体根据不同的CPU和不同的主频而定。散热风扇质量要够好，并且带有测速功能，这样与主板监控功能配合监测风扇工作情况。散热片的底层要厚的为佳，这样有利于储热，从而易于风扇主动散热。保障机箱内外的空气流通顺畅。散热好了，一部分不明原因的死机亦会减少。 2.减压和避震。CPU毁于散热风扇扣具压力的经常发生，主要表现在CPU的内核被压毁。注意在安装散热风扇时用力要均匀，扣具的压力亦要适中，具体的可根据实际需要仔细调整扣具。另外现在风扇的转速可达6000转/分，这时出现了一个共振的问题，长期如此，CPU的内核有被磨坏的可能、CPU与CPU插座接触不良，解决的办法就是选择正规厂家出产的散热风扇，转速适当，扣具安装须正确。 3.超频要合理。现在主流的CPU频率达数GHz了，这时超频的意义已不大。更多考虑的应是延长CPU寿命。如确实有需要超频，可考虑降电压超频。 4.勤除灰尘、用好硅脂及其它。灰尘要勤清除，不能让其积聚在CPU的表面上，以免造成短路烧毁CPU。硅脂在使用时要涂于CPU表面内核上，薄薄