超线程应该使用多少 CPU？

CPU 计量器无法告诉您可以从超线程 CPU 中挤出多少性能。为此，您应该以各种物理内核超额订阅率运行自己的基准测试。有一些工作负载在完全关闭 HT 的情况下效果最好，所以在你的测试中也包括这种情况。可能是 1:2（36 个并行工作器），或者 1:1.5，甚至是 1:2.5！这取决于你的工作量。

更详细地说，在需要切换上下文或分支预测失败时，以减少处理器空闲时间的方式在芯片上实现 HT。这使得达到 100% 的执行单元使用率比使用纯操作系统技巧更容易。HT 自推出以来一直在发展，现代芯片上的并行性比我们 10 年前使用的更多。

有两个执行配置文件会影响您的最佳超额订阅点的位置：

• 执行时间长。如果您的工作人员在回收之前运行几分钟或几小时，例如大型渲染作业或环境建模，您将获得每个工作人员更高效的单核性能。这会降低你的比例。
• 执行时间短。如果您的工作人员在几秒钟或几分钟内循环，例如 web 应用程序线程，则打开新进程所涉及的开销意味着您的比率会更高。

如果允许第二个虚拟核心在第一个虚拟核心被卡住时做出贡献，那总比没有好，因此您（至少）完成了一些额外的工作。

问题变成了：什么时候有两个不同的线程会导致一个运行得更糟？指令之间的分支预测和依赖关系不会改变。现在等待内存访问......两个线程在缓存利用率和带宽方面竞争内存访问。

如果您有一些 CPU 使用 HT 运行而其他 CPU 没有，这是否也意味着您会将特定线程分配给一种类型或另一种类型？我认为不会：您的程序将在随机虚拟内核上运行它们的线程。那么拆分配置有什么帮助呢？由于每个 CPU 都有自己的缓存，唯一的影响是由于内存带宽和缓存一致性的负担。

一般来说，你会达到这样的程度，即拥有更多你可以做的事情比让一些 CPU 执行单元闲置更昂贵。这并不直接取决于线程的数量，而是取决于线程在做什么，以及各种组件的详细内存架构和性能细微差别。

没有简单的答案。即使考虑到特定的程序，机器也可能与那些讲述自己经历的人不同。

您必须自己尝试并测量什么是最快的，在这台确切的机器上进行特定的工作。即便如此，它也可能随着软件更新和随着时间的推移而改变使用情况而改变。

看看Anger 的代表作第 3卷。如果您仔细查看某些特定的处理器，您会发现在执行代码所需的许多步骤的深层管道中资源有限。您需要找到过度承诺导致其执行速度较慢的情况，而不是不承担更多工作。一般来说，这意味着某种缓存；以及资源在线程之间共享的位置。

CPU 计量器是什么意思：它报告所有未花费在运行空闲线程上的时间。即使在其中一个上完成的实际工作可能很小，分配给核心的两个逻辑线程也不会空闲。管道卡住几个周期直到结果准备好，内存被提取，原子操作被隔离等所花费的时间。同样不会导致线程被搁置为“未准备好”，因此它不会空闲，并且时间仍然显示为正在使用。等待 RAM 不会显示为空闲。只有像 I/O 这样的东西才会使线程阻塞并停止向它收费。操作系统互斥锁通常会这样做，但随着多核系统的兴起，这不再是确定的事情，因为“自旋锁”不会让线程重新回到货架上。

因此，如果 CPU 经常卡在等待内存，那么 100% 的 CPU 计量表并不意味着一切顺利。显示 90% 的较少数量的逻辑核心很可能会完成更多工作，因为它完成了数字运算，现在正在磁盘上等待。

所以不用担心 CPU 仪表。看看实际取得的进展，只有.

您应该看到所有 36 个内核都以 100% 运行 - 假设软件可以做到这一点（这不是微不足道的 - 这么多内核的调度可能很棘手，因此低于 100% 的下降是可以接受的）。

显然，当您使用超线程“拆分”矿石时，那些 200% 的含义不是“2x100% - 在已完成的工作中。但这对于所采取的任何测量都是不可见的（来自 CPU 利用率并且没有完成工作的概念）。完成多少工作取决于工作是什么——在大多数情况下，预计在没有超线程的情况下工作量高于 1.5 倍。

超线程的实现方式因特定的 CPU uarch 而异。从 Nehalem 到 Skylake，英特尔显着减少了管道的固定比率（即：50/50）共享部分，转向动态共享结构。

无论如何，一般而言，启用 HT 会导致单线程执行速度稍慢，但由于 Linux 调度程序的工作原理，这仅在线程数或运行线程数高于物理内核数时才会发生。在这种情况下（当线程 > 内核时），您通常会重视最大重要性的总吞吐量，超线程仍然是一个净赢家。

这怎么可能？要理解的关键点是 CPU 不会将物理内核和虚拟内核呈现为相等的内核，而是以一种方式公开后者，如果任何其他物理内核可用，Linux 调度程序可以避免在它们上进行调度。换句话说，它首先使用所有物理内核，然后开始使用虚拟内核。

这意味着通常来说，超线程是一项非常有价值的功能（其他处理器，如 Power8，使用更深层次的 SMT 技术），为了最大限度地提高吞吐量，您应该启用它，为每个虚拟或物理核心加载至少一个线程的 CPU。举一个实际的例子，要从 18 核 CPU 中提取全部性能，您应该使用至少 36 个线程。

存在两个例外：

1. 如果您想要的只是最小化有限线程集的延迟（其中线程 < 物理内核），您可以禁用 HT
2. 非常旧的 CPU（Pentium4 和小得多的 Nehalem）具有不灵活的分区规则，这迫使 CPU 以 50/50 的比例分割许多关键资源，独立于第二个线程的状态/负载。在这种情况下，您必须对用例进行基准测试，以确保增加的吞吐量值得显着降低的单线程性能。