## CPU裡的時間 Hi，好久不見，我是CPU一號車間的阿Q，不認識我的話，可以看看：[完了！CPU一味求快出事兒了！](https://mp.weixin.qq.com/s/NVIgNj4c7ixkJWsemOt--g) 真的是好久不見了，人類有個說法叫天上一天，地上一年，而在我們的世界裡，人類一天，我們不知要過多少年～～  在我所在的CPU這座工廠裡，時間的概念有些不太一樣。工廠大門外的中央廣場上掛著一個大大的鐘表，整個計算機世界裡的居民能夠掐著時間過日子全都仰仗它，你們人類把它叫做**晶振**。 這個鐘錶每隔66000000分之一秒就會報一次時，比人類的鐘表不知道快到哪裡去了。 早些年還是夠用的，不過隨著我們CPU工廠生產效率的不斷提升，我們多次向晶振提出提升報時的精度，想讓他報時報的的更快一些，不過都被拒絕了。給我們的理由是記憶體那傢伙聯合主機板上其他單位帶頭反對，說他們受條件限制，沒辦法像我們這麼快。  靠人不如靠己，為此，咱們工廠專門設立了一個叫`倍頻器`的部門進一步把這個報時細分，達到了3600000000分之1秒，作為我們工廠內部工作作息的`時鐘週期`，這數字實在是太長了，人類為了好記，取了一個叫`主頻`的名字，表示1秒鐘報時的次數，就是3.6GHz。 一不小心扯遠了，這次想給大家說一件事兒······ ## 指令依賴 我們這座工廠的任務就是不斷的執行人類編寫的程式指令，咱廠裡有8個車間，大家開足了馬力，就能同時執行8個執行緒，那速度那叫一個快。 可是廠裡的老闆還是嫌我們不夠快，那天居然告訴我們要每個車間執行兩個執行緒，實現`八核十六執行緒`，是要把我們的勞動力壓榨到極致！我們都滿肚子怨言······ 事情的起因是這樣的～～ 有一次，我們一號車間的四人組趁著工作的空當，又鬥起了地主，突然領導過來視察。  “你們怎麼又在玩？是工作量不飽和嗎？”，見我們幾個閒著，領導一下就不高興了。 我趕緊上前解釋到：“不好意思領導，咱們剛剛執行了一條指令，需要記憶體中的一塊資料，剛好又不在快取中，所以找記憶體那傢伙要資料去了，這不您也知道那傢伙向來很慢，我們閒著也是閒著所以就稍微放鬆了一下······” 聽了我的話領導一下皺起了眉頭，“還給我狡辯，廠裡現在不是用上了`亂序執行`技術嗎？有這閒功夫你們可以先執行後面的指令啊”  “這我們當然知道，這不您看，我們把後面那幾條指令也都處理了，現在遇到了一條沒法提前執行的指令才停下來的” 領導看了一下問到：“為啥那條不能提前執行？” “那是一個加法指令，加數依賴於現在正在處理的指令的運算結果呢，所以記憶體那傢伙不來訊息，我們只能擱置著了”，我繼續解釋到。 領導聽完，一臉不高興的離開了。 ## 資源閒置 過了幾天，領導又來到咱們一號車間來了，也不知道怎麼回事，這明明有八個車間，領導怎麼老愛往我們這邊跑。 不過這一次，我們沒有鬥地主，正在辛辛苦苦的工作著。 當時，我正在執行一個浮點數運算，領導過來一看，拍了拍我的肩膀說到：“喲，阿Q，忙著吶，這是在做什麼啊？” 我笑著說到：“領導好，我剛剛用浮點數運算電路單元做了一個浮點數乘法，正在等待計算結果呢”  領導點了點頭，往周邊巡視一圈，指著一堆裝置問到：“這一堆是什麼？” “哦，那是整數運算電路單元，這條指令用不到它” 領導再次點了點頭，若有所思的離開了。 ## 超執行緒技術 又過了幾天，廠裡召開了一次會議，八個車間都派了代表參會。  會上，領導發話了：“前段時間我到各個車間視察，發現現在咱們廠裡資源浪費的情況很嚴重！” 二號車間的虎子一聽就坐不住了，“領導，咱們大傢伙工作都挺賣力的，哪裡有浪費啊？” 領導瞥了一眼，繼續說到：“一方面，廠裡的計算資源——電路裝置得不到充分利用，另一方面，又因為記憶體讀取緩慢、指令依賴等方面的原因，浪費大家太多時間花在等待上” 八號車間的代表向來愛拍馬屁，接著領導的話問到：“領導是有什麼指示？我們八號車間絕對支援！” “我們幾個管理層經過討論，決定讓你們*一個車間由現在執行一個執行緒，變成執行兩個執行緒！*”  領導這話一出，會場竊竊私語此起彼伏。虎子偏頭小聲對我說到：“這資本家改不了剝削的本色，這壓榨的也太狠了！” 領導咳嗽了幾聲，會場再次安靜了下來。 我起身問到：“領導，這咱們一個車間怎麼能執行兩個執行緒呢，每個車間的`暫存器`只有一套，這用起來豈不是要亂掉？” “這個你不用擔心，我們會給每個車間配兩套暫存器！”  五號車間的代表一聽說到：“要不再給我們添點人手吧，這樣效率肯定提升快！” 領導一聽笑著說到：“還添人手？要不要再給你們添點運算裝置？那我不如再增加幾個車間，還開這會幹嘛？這次會議的主題就是如何讓我們現有的資源得到最大程度的利用，減少浪費現象！” 會場一度陷入了尷尬又緊張的氛圍。 還是虎子打破了安靜，“領導，這兩個執行緒的工作該怎麼開展，我們心底沒有數啊！” 領導滿意的笑了一下：“這才是你們該問的問題嘛！每個車間回去重新分配一下工作，劃分為兩套班子，各自維護一套暫存器，對外宣稱你們是兩個不同的`物理核心`，但各車間的快取和計算資源還是隻有一套。你們內部協調好，在執行程式碼指令的時候，充分利用等待的時間執行另一個執行緒的指令，這樣也不用擔心指令依賴的問題。” 大家一邊聽一邊做著筆記。  “還有，如果遇到資源閒置的情況，也可以同時執行兩個執行緒的指令。比如一個執行緒是執行整數運算指令，一個執行緒是執行浮點數運算指令，就可以一起來，讓工廠的計算資源充分用起來，別閒置。” 看我們都認真的記著筆記，領導露出了滿意的笑容，“都記好了吧，我們給這項革命性的技術取了個特別酷的名字，叫**超執行緒技術**！” 散會後，大家都紛紛抱怨，把大家逼得這麼緊，以後上班看來是沒法摸魚了，這日子真是越來越難過了。 ## 譭譽參半的超執行緒 不過，抱怨歸抱怨，大家還是得按照新規來執行。 很快，廠裡就落地了這項技術，咱們一個車間搖身一變，變成了倆，咱們原來八核八執行緒的CPU一下變成了八核十六執行緒。作業系統那幫人都被我們給騙了，還以為咱們是十六核的CPU呢！  不過畢竟計算資源還是隻有一份，遇到兩個執行緒都要使用同樣的計算單元時，還是得要排隊，還要花時間在兩個執行緒之前的協調工作上，所以整體工作效率的根本沒有2倍，絕大多數時候能提升個20%-30%就不錯了。 不僅如此，車間改造後，增加了新的邏輯電路單元，咱這CPU工廠的功耗也更大了，工廠門口那座巨大的風扇也得加大馬力給我們降溫了。 廠子裡對這項技術的反對聲音開始不絕於耳。  不過後來發生了一件事，讓人們不得不關閉這項技術。聽聞這個訊息，我們都樂開了花，看來又可以繼續摸魚了······ ## 彩蛋 > 每當有網路資料包到來，網絡卡那傢伙就通過中斷告訴我們CPU去處理。 > > 可咱明明有8個車間，它非得一個勁的只給我們車間發中斷，搞得我們都沒法好好工作。 > > 終於，我忍不住了······ > > *預知後事如何，請關注後續精彩······* --- > **說明**： > > 超執行緒技術出現時間其實早於多核技術。本故事僅為敘述方便，不代表二者真實的發展順序。 > ## 往期TOP5文章 [真慘！連各大程式語言都擺起地攤了！](https://mp.weixin.qq.com/s/_nTIFPwbqieIvrbpXkB5CQ) [因為一個跨域請求，我差點丟了飯碗](https://mp.weixin.qq.com/s/K15IVpe57STOf0SxyLEg9A) [完了！CPU一味求快出事兒了！](https://mp.weixin.qq.com/s/NVIgNj4c7ixkJWsemOt--g) [雜湊表哪家強？幾大程式語言吵起來了！](https://mp.weixin.qq.com/s/erSqe-nItuQPxW4MT3LEVg) [一個HTTP資料包的奇幻之旅](https://mp.weixin.qq.com/s/axPUi-8kHtFQTwgRtyZtGQ) ![](https://imgkr.cn-bj.ufileos.com/4b6d4bd9-3924-4288-a3e9-a31ea0dd0