突破3G大關(guān)！“超線程”Pentium 4急

CPU領(lǐng)域的競爭近年來愈加激烈，為了在性能大戰(zhàn)中獲勝，各處理器廠商無不加緊研發(fā)進度，除了爭相采用新的體系結(jié)構(gòu)，提升自己的處理器工作頻率也是個直接有效的手段，1GHz和2GHz這兩個頻率界限被陸續(xù)打破，而Intel在今天正式發(fā)布了3.06G的Pentium 4處理器，這意味著3GHz這一曾經(jīng)的頻率巔峰也已經(jīng)被征服了。

超長流水線設(shè)計配以不斷升級的先進生產(chǎn)工藝，Pentium 4架構(gòu)的處理器頻率極限會在5GHz以上，所以3.06G的Pentium 4其實也只能算是一個中間站而已，但對于目前來說，它顯然是無可爭議的最強x86處理器。在3.06G的Pentium 4問世前，Intel的旗艦產(chǎn)品是8月26日發(fā)布的2.8G Pentium 4，因為AMD于10月1日宣布的AthlonXP2800+對其構(gòu)成了一定威脅，因此Intel如期發(fā)布新的3.06G Pentium 4，無疑再次鞏固了自己在性能方面的優(yōu)勢地位。

3.06GHz的Pentium 4仍然采用0.13微米銅互連工藝生產(chǎn)，擁有12KB一級追蹤緩存和8KB一級數(shù)據(jù)緩存，以及512KB的二級緩存，它具備增強的浮點/多媒體單元、高級傳輸高速緩存、指令跟蹤高速緩存、動態(tài)亂序執(zhí)行、SSE指令、SSE2指令、快速執(zhí)行引擎，并采用了533MHz的系統(tǒng)總線，這些和之前問世的Pentium 4是相同的。

3.06GHz（右）與2.8GHz（左）Pentium 4處理器的上部對比

3.06GHz（左）與2.8GHz（右） Pentium 4處理器的底部對比

從外形上看，3.06GHz的Pentium 4與之前的2.8GHz Pentium 4非常接近，但底部的電容組件的大小以及排列方式還是有區(qū)別的。在處理器的工作電壓方面，如果你有印象的話，2.8GHz的Pentium 4處理器那1.525V的電壓已經(jīng)比之前的Pentium 4有所提升，而3.06GHz的Pentium 4再次升高到了1.550V，顯然Intel決定采用更高的電壓以便為它提供更穩(wěn)定的保障，它的設(shè)計功耗則達到了81.8W。<

除了提升處理器的頻率，Intel還為3.06GHz的Pentium 4注入了新的活力。與之前的Pentium 4相比，除了高達3GHz以上的運行頻率，3.06GHz的Pentium 4最大的閃光之處就是它包含了HyperThreading技術(shù)，即“超線程”技術(shù)，簡稱HT技術(shù)，Intel宣稱對于多任務(wù)操作以及運行多線程應(yīng)用程序會有較大幫助。

盡管HyperThreading技術(shù)是第一次引入主流桌面處理器領(lǐng)域，但它并不是初次露面，早在今年年初的Intel春季年度開發(fā)論壇上，當(dāng)時發(fā)布的“Prestonia”核心Xeon MP處理器就已經(jīng)包含了該技術(shù)。Intel最初把HyperThreading定位于高檔的工作站和服務(wù)器領(lǐng)域，經(jīng)過大半年的“預(yù)熱”和準(zhǔn)備，才正式在Pentium 4中實現(xiàn)。

對于Pentium 4或Xeon處理器來說，因為它們具有超長流水線、高工作頻率的架構(gòu)特點，當(dāng)運行一般的軟件時，處理器有很多部分的運算單元是暫時閑置的，造成了大量處理器資源的浪費，而且頻率越高浪費越大，HyperThreading技術(shù)的設(shè)計思想是讓這些閑置的運算單元同時去并行執(zhí)行其他線程的運算，從而最大限度的利用好處理器資源。因此，理論上具備HyperThreading技術(shù)的處理器要比不具備該技術(shù)的處理器擁有更高的執(zhí)行效率。

HyperThreading技術(shù)的基本原理是在一個物理處理器核心基礎(chǔ)上虛擬兩個邏輯處理器核心，每個邏輯處理器核心都擁有各自的一套寄存器，如通用寄存器、控制寄存器及APIC寄存器等，兩套寄存器通過名為“thread level parallelism”的技術(shù)協(xié)同處理多個線程，使處理器具備同時運行兩個程序，或者是一個程序中兩個線程的并行運算能力。

對于支持多線程的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件來說，它們會認(rèn)為具備HyperThreading技術(shù)的系統(tǒng)中確有兩個處理器，從而發(fā)出并行運算兩個線程的指令要求，如果這兩個線程可以由處理器中的不同運算單元分別完成，那HyperThreading技術(shù)就可以讓它們并行運算，從而達到了提高性能的目的；反之，如果這兩個線程都需要由處理器中的同一運算單元完成，那就無法實現(xiàn)并行運算了，也就不會提高性能，此時HyperThreading技術(shù)無法發(fā)揮作用。
 

帶有HyperThreading技術(shù)的Pentium 4標(biāo)志，注意添加的“H T”字樣

以前多線程處理能力只有真正的多處理器系統(tǒng)才具備，現(xiàn)在擁有HyperThreading技術(shù)的單個處理器也能做到了，這確實是個較大的進步。需要強調(diào)的是使用HyperThreading技術(shù)的Pentium 4或Xeon處理器，它們并不像IBM的Power4或AMD的hammer那樣真正集成兩個物理處理器核心，即不具備完整的雙倍運算單元，所以其多線程處理能力是有限制和不完備的，還不能等效真正的雙處理器。另外，因為多線程處理對處理器緩存等資源也提出了更高的要求，而擁有HyperThreading技術(shù)的Pentium 4在這方面并無加強，所以它運行多線程應(yīng)用的性能也必然與真正的雙處理器系統(tǒng)存在不少差距。

雖然一般來說使用HyperThreading技術(shù)應(yīng)該會提高系統(tǒng)的性能，但如果出現(xiàn)資源不足的情況，甚至還可能會出現(xiàn)使用了HyperThreading技術(shù)后某些應(yīng)用反而性能下降的情況；對此Intel方面承認(rèn)確實存在有極少數(shù)性能下降的情況，但絕大多數(shù)應(yīng)用程序的性能會有所提高，特別是使用多線程應(yīng)用程序和同時運行兩個應(yīng)用程序時。我們后面將通過實際的測試來求證HyperThreading技術(shù)對系統(tǒng)各方面性能的影響。<

應(yīng)該說HyperThreading技術(shù)是相當(dāng)值得贊許的，但要具體實現(xiàn)包含該技術(shù)處理器的價值，還需要硬件和軟件各方面的支持。首先需要合適的主板芯片組，這方面不需擔(dān)心，845PE、845GE、845GV以及加入PC1066支持的新版850E這些新問世的產(chǎn)品當(dāng)然沒問題，其他幾乎所有能正式支持533MHz前端總線的Intel芯片組也可以，但A-stepping的845G芯片組除外。

處理器支持HyperThreading技術(shù)時，BIOS內(nèi)會出現(xiàn)相應(yīng)的選項

BIOS內(nèi)對HyperThreading的支持默認(rèn)是打開的，關(guān)閉也很容易

再有就是主板的BIOS也得包含對HyperThreading技術(shù)的支持，這樣當(dāng)主板配合支持HyperThreading 技術(shù)的奔騰4處理器時，BIOS里會出現(xiàn)關(guān)于HyperThreading狀態(tài)的設(shè)置，用戶可根據(jù)自己的需要決定是否啟用這項技術(shù)，操作起來非常的簡單方便。

在軟件方面，支持多線程的操作系統(tǒng)是最首要的，以便為應(yīng)用程序提供底層支持。對于最流行的Windows系統(tǒng)，Windows XP 家庭版或?qū)I(yè)版已經(jīng)包含了對HyperThreading技術(shù)的優(yōu)化，它們是Intel推薦的操作系統(tǒng)，而Windows2000雖然也支持多線程，但因為未進行優(yōu)化，所以不建議使用，至于Windows 98和Windows Me這類不支持多線程的操作系統(tǒng)，它們對HyperThreading毫無意義。如果要使用Linux 操作系統(tǒng)，則需要2.4.18以上版本的核心才能支持HyperThreading技術(shù)。

請注意，為了恰當(dāng)?shù)膯硬僮飨到y(tǒng)對多處理器的支持，需要在含有HyperThreading技術(shù)的系統(tǒng)上重新安裝操作系統(tǒng)。開啟HyperThreading技術(shù)支持后，在Windows XP操作系統(tǒng)下會顯示系統(tǒng)擁有2顆Pentium 4處理器，也可以檢查任務(wù)管理器，察看兩顆處理器的資源占用情況。

對于具體的應(yīng)用軟件來說，它們需要支持多線程操作才能直接從中獲益。要最大限度的發(fā)揮HyperThreading技術(shù)的優(yōu)勢，即使是已經(jīng)支持多線程的應(yīng)用程序也需要經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)化，這樣才能盡量合理的均衡安排多個線程的運行，減少沖突，保證獲得最大的性能增進。如果應(yīng)用程序不經(jīng)專門優(yōu)化，雖然也能運行，但是運行的效率就不能保證了。Intel正在不遺余力的與各軟件廠商協(xié)作合作，共同開發(fā)能最大限度發(fā)揮出HyperThreading技術(shù)的軟件和技術(shù)。至于不支持多線程操作的應(yīng)用軟件，單獨運行時并不能體會到HyperThreading技術(shù)的好處，但還是能間接的從操作系統(tǒng)進行多任務(wù)操作時獲益。<

本次測試使用了Intel的D850EMVR主板和3.06G的Pentium 4相搭配，它采用了新版的850E芯片組，正式提供了對PC1066規(guī)格RAMBUS內(nèi)存的支持。Intel的主板一向具有做工嚴(yán)謹(jǐn)，追求穩(wěn)定的風(fēng)格，D850EMVR主板足以擔(dān)當(dāng)測試3.06G Pentium 4的重任。

為了充分體現(xiàn)出3.06G Pentium 4的強大性能，盡量減少系統(tǒng)瓶頸，測試中使用了2條PC1066規(guī)格的三星RAMBUS內(nèi)存，容量總計512M。3.06G的Pentium 4加上PC1066 RAMBUS內(nèi)存，這種優(yōu)異處理器和優(yōu)異內(nèi)存的搭配堪稱夢幻組合。

察看這顆3.06GHz Pentium4的處理器信息，可以看出它仍為C1版核心，stepping值與之前的2.8GHz一樣為7；通過新問世的SiSoft Sandra2003測試軟件，可以明確的看到3.06GHz Pentium4對HyperThreading技術(shù)的支持狀態(tài)為“Yes”，而2.8GHz Pentium4的支持狀態(tài)則為“No”。<

考慮到測試平臺已經(jīng)使用了3.06G的Pentium 4與PC1066 RAMBUS內(nèi)存這種優(yōu)異配置，所以顯示子系統(tǒng)決定采用ATi的Radeon 9700 Pro顯卡，說它是目前最強大的測試系統(tǒng)之一應(yīng)不為過。

為了考察3.06G Pentium 4的性能，我們讓2.8GHz的Pentium 4與它做對比測試，看看3.06G Pentium 4與2.8GHz Pentium 4這個之前的處理器之王相比各方面有多大提高。這次測試的另一個重點是檢驗HyperThreading技術(shù)的具體性能表現(xiàn)，我們利用多任務(wù)工作以及多線程應(yīng)用程序，分別測試了啟動和關(guān)閉HyperThreading技術(shù)情況下的系統(tǒng)性能情況。<

ZD Business Winstone 2002 1.0用來測試系統(tǒng)商業(yè)辦公性能，包括了Word、Excel、Access、PowerPoint、FrontPage、WinZip、Norton AntiVirus、Lotus Notes以及Netscape等實際應(yīng)用；ZD Content Creation Winstone 2002 1.0.1則用來測試系統(tǒng)的Web、圖形和多媒體等內(nèi)容創(chuàng)建性能，包括Photoshop、Premiere、Director、Dreamweaver、UltraDev、Navigator、Windows Media Encoder 以及Sound Forge等，具體成績?nèi)缦拢?/P>

在Business Winstone 2002測試中，3.06GHz的Pentium 4與2.8GHz的Pentium 4相比領(lǐng)先并不算多，而開啟3.06GHz Pentium 4的HyperThreading支持時，成績基本無變化，顯然在這類商業(yè)辦公應(yīng)用方面，HyperThreading沒能發(fā)揮作用。

3.06GHz Pentium 4在Content Creation Winstone 2002測試中表現(xiàn)還不錯，它與2.8GHz的Pentium 4相比快了5.4%，48.4分的成績再創(chuàng)我們該項測試的得分新高；Content Creation Winstone 2002中包含了較高端的應(yīng)用，它們很多都支持多線程處理，并會同時打開多個應(yīng)用程序切換運行，在真正的多處理器系統(tǒng)中性能會有很大提高，遺憾的是開啟HyperThreading支持時，3.06GHz Pentium 4的成績反而有所下降，看來前面提過使用HyperThreading技術(shù)后某些應(yīng)用性能下降的情況果然出現(xiàn)了。<

使用SiSoft Sandra2003進行處理器子系統(tǒng)的測試，具體成績?nèi)缦拢?/P>

SiSoft Sandra的最新版本Sandra2003已全面支持Intel的HyperThreading技術(shù)，3.06GHz的Pentium 4與2.8GHz的Pentium 4相比增幅明顯，在所有的處理器測試項中，我們看到HyperThreading的優(yōu)勢都一目了然，開啟HyperThreading后，某些得分甚至提高了44%。<

3DMark2001 SE體現(xiàn)了系統(tǒng)的D3D性能，從具體測試成績看，3.06GHz的Pentium 4與2.8GHz的Pentium 4相比優(yōu)勢不大，因為3DMark2001 SE完全不支持多線程，所以開啟HyperThreading支持后并無效果也在意料之中。<

Unreal Tournament 2003同樣是體現(xiàn)系統(tǒng)的D3D性能，它是新一代D3D游戲的代表作之一。從測試成績看，3.06GHz的Pentium 4比2.8GHz的Pentium 4還是有不少提高的，和大多數(shù)游戲一樣，Unreal Tournament 2003沒有支持多線程，開啟HyperThreading支持后成績變化極小。<

在體現(xiàn)系統(tǒng)游戲OpenGL性能的Quake 3 Arena測試中，3.06GHz的Pentium 4的成績比2.8GHz的Pentium 4領(lǐng)先不少，開啟HyperThreading支持后，3.06GHz Pentium 4的成績再度提高，但幅度不大。<

我們把剛泄漏出的DOOM III Alpha版也加入了測試，對于這個新一代的硬件殺手該說些什么呢？精美的畫質(zhì)對顯示系統(tǒng)提出了近乎變態(tài)的要求，你能看到即使是使用了ATi的Radeon 9700 Pro這種優(yōu)異顯卡，所有測試成績也都幾乎無變化，顯示系統(tǒng)的瓶頸使得處理器的頻率變化顯得并無功效，HyperThreading也同樣沒有效果。<

音頻與視頻壓縮都是大量消耗處理器資源的流行應(yīng)用，在MP3壓縮測試中，我們使用Lame 3.9把97.2MB的Wav文件壓縮成8.82MB的MP3文件，3.06GHz的Pentium 4憑借頻率的優(yōu)勢明顯領(lǐng)先于Pentium 4 2.8GHz，開啟HyperThreading支持后，3.06GHz Pentium 4的成績毫無變化，顯然Lame不支持多線程。

我們?nèi)圆捎肍laskmpeg軟件（Divx編碼采用Divx 5.0.2 Codec）來測試系統(tǒng)壓縮MPEG4視頻文件的性能，選用了一段大小為209MB的DVD格式的影像文件，分辨率為720×480，NTSC制式，把它壓縮成AVI格式的MPEG4視頻文件，和MP3壓縮的情況類似，3.06GHz的Pentium 4同樣明顯領(lǐng)先于Pentium 4 2.8GHz，請注意當(dāng)HyperThreading打開后，編碼速度有了明顯提高，看來Divx 5.0.2 Codec已能很好的利用HyperThreading技術(shù)。 <

Adobe的Photoshop 7.0是非常流行的專業(yè)圖像處理軟件，它對多線程有著良好的支持，考慮到使測試更具實際意義，測試中采用的圖像文件規(guī)格為42.6cm×29.1cm，350dpi的帶圖層PSD文件，即印刷領(lǐng)域中一個標(biāo)準(zhǔn)“8開”外加四周各3mm“出血”的滿版底圖尺寸，這是平面設(shè)計中的一個典型應(yīng)用，文件大小為159MB，打開后占用314.1MB的內(nèi)存；在具體的測試項上，我根據(jù)經(jīng)驗選取了Despeckle、Rotate Arbitary和RGB To CMYK這三項，它們都是專業(yè)平面制作中經(jīng)常會用到的功能。

從測試結(jié)果看，3.06GHz的Pentium 4在前兩項測試中沒能與Pentium 4 2.8GHz拉開差距，RGB To CMYK測試中倒是效果不錯；令人興奮的是，當(dāng)啟動HyperThreading技術(shù)后，所有的測試項都有了明顯的速度提升，這真是讓我非常高興，畢竟Photoshop是個非常重要的應(yīng)用（對我個人來說是最重要的應(yīng)用，呵呵，不小心摻雜進個人因素了）。<

3D Studio Max系列是3D圖形領(lǐng)域里最流行的3D建模軟件，在場景的最終渲染過程中，處理器被滿負(fù)載使用，能充分的考察出CPU的運算能力，3D Studio Max 5已經(jīng)對Pentium 4提供了極大的優(yōu)化，可以大幅提高渲染性能。3D Studio Max系列也能很好的支持多線程操作，以盡量利用多處理器的優(yōu)勢來減少渲染時間，多處理器系統(tǒng)總能獲得極大的性能優(yōu)勢。

從實際的結(jié)果看，3.06GHz的Pentium 4與Pentium 4 2.8GHz相比，渲染時間減少了1分鐘以上，即縮短了11％左右，其性能表現(xiàn)不錯，體現(xiàn)出了新Pentium 4處理器的強大。令人遺憾的是，HyperThreading技術(shù)對3D Studio MAX 5的最終渲染好像沒什么幫助，啟用后場景的渲染時間縮短極少，這應(yīng)該是最終渲染過程基本都由處理器中的浮點運算單元來完成導(dǎo)致的。<

前面提過，對于不支持多線程操作的應(yīng)用軟件來說，它們可以間接的從操作系統(tǒng)進行多任務(wù)操作時體會到Hyper-Threading技術(shù)的好處，所以我們最后特意進行了這方面的測試。本來打算采用掃描病毒同時運行其他應(yīng)用的測試，但考慮到對于3.06GHz Pentium 4的性能而言，掃描病毒的處理器占用率實在是太低，實際運行時基本無感覺，所以決定增加負(fù)載，最終采用了同時運行Super PI 209萬位運算以及3D Mark2001 SE測試的多任務(wù)方案。

Super PI 和3D Mark2001 SE兩者對系統(tǒng)來說都不是輕松的任務(wù)，更何況同時運行，這是個相當(dāng)嚴(yán)苛的考驗。當(dāng)關(guān)閉Hyperthreading技術(shù)時，3.06GHz的Pentium 4運行3D Mark2001 SE，測試場景調(diào)入的時間很長，測試運行時也有明顯的丟幀現(xiàn)象出現(xiàn)；開啟Hyperthreading技術(shù)后，情況有明顯的改善，3D Mark2001 SE測試場景調(diào)入的時間明顯縮短，感覺基本和單任務(wù)運行無異，測試運行時丟幀的現(xiàn)象也不再出現(xiàn)。從實際的測試成績也能看出，無論是Super PI 還是3D Mark2001 SE，開啟Hyperthreading技術(shù)后并行運算的成績均有很大的提高。<

Intel的產(chǎn)品更新速度真是驚人，2.80GHz的Pentium 4才推出兩個多月，3. 06GHz Pentium 4又接踵而至。通過對3. 06GHz Pentium 4的多項測試，我們能看到它的性能確實非常強大，作為當(dāng)前Pentium 4產(chǎn)品線中擁有最高運行頻率的優(yōu)異處理器，其運行各種應(yīng)用軟件的表現(xiàn)令人稱贊，加上頗具創(chuàng)新的HyperThreading技術(shù)助陣，給我們留下了深刻的印象。

至于這次重點關(guān)注的HyperThreading無疑是一項實用的技術(shù)，它意味著Intel并不只是致力于提高處理器的工作頻率，也在研究有效提升工作效率方面有所突破。盡管我們前面的測試表明在當(dāng)前的大多數(shù)應(yīng)用中，HyperThreading并不能顯著提高性能，它確實還存在著一些支持上的問題，但應(yīng)看到它實實在在表現(xiàn)出的那些優(yōu)勢所在。

所有未來的Pentium 4處理器應(yīng)該都會具備HyperThreading技術(shù)，隨著時間的推移，缺乏軟件支持的情形會逐漸改善，Intel會一直大力推行HyperThreading技術(shù)，力求獲得軟件開發(fā)者的最大支持，目前一些服務(wù)器和專業(yè)應(yīng)用軟件已經(jīng)開始為HyperThreading優(yōu)化，以Intel對業(yè)界的巨大影響力，今后優(yōu)化的軟件會越來越多，HyperThreading技術(shù)對未來充分發(fā)揮硬件應(yīng)有的性能頗具意義。

作為Intel最新的處理器產(chǎn)品，3.06GHz的Pentium 4使該系列處理器的性能再度躍上了新臺階。如果你需要擁有最強大性能的處理器，那么不用再考慮了，具備HyperThreading技術(shù)的3.06GHz Pentium 4是非常好的選擇。如果對新Pentium 4感興趣，可又因為價格的原因躊躇不前，那就等待Intel的后續(xù)大降價吧，畢竟最新優(yōu)異處理器的價格總是相當(dāng)昂貴的，3.06G的Pentium 4也不例外，對于大多數(shù)預(yù)算有限的一般用戶來說，可能時間仍是惟一的解決方案。<