前面的回答没有讲透,甚至有错误,所以我来补充一发。回答的过程中,难免有专业术语,我会尽力用类比的方式软化,并加入生活场景以便易于理解。下面正式开车。
超线程(Hyper-Threading,简称HT)技术最早是英特尔提出并应用,它的原理是这样的:在单个核心处理单元中集成两个逻辑处理单元,从而可以在单位时间内处理两个分别进行整数核浮点运算的线程,模拟双内核运作。
一个拥有超线程技术的CPU,可以模拟成2个CPU。
打个比方,如果一个核心处理单元(CPU内核)相当于生产车间,那么逻辑处理单元就相当于生产线上的工人。过去的CPU是一个核心处理单元集成一个逻辑处理单元,相当于一个生产车间配一组工人,每个工人都工作在最大负荷下。运用超线程技术的CPU,则相当于一个生产车间配两组工人,人手增加一倍。
超线程技术的工作原理是这样的:程序的一个进程可以分成多个线程,超线程技术可以在单位时间内,让两个逻辑处理单元同时处理两个线程,一个进行密集运算,一个处理输入输出、人机交互等,行话叫“并发异步执行”。没有运用超线程技术的CPU一次只能处理一个线程,先处理密集运算,再处理输入输出、人机交互,让线程排队等待,行话叫“线程堵塞”。
我们假设一个程序可分为两个进程ABCD和EFGH,CPU无超线程技术时,需要先执行完ABCD,再执行EFGH,共耗费8个时间单位。CPU有超线程技术的话,一个逻辑单元执行ABCD,另一个逻辑单元执行EFGH,共耗时4个时间单位,这样就节省了一半的时间。
可以看出,超线程技术可以省一半的程序执行时间。
这种线程处理上的效率差别可以打个比方,组装电视可以简单分成运料、装配两个大的步骤,有两组工人的车间(有超线程技术的 CPU内核),可以让一组工人运料,另一组工人装配,单位时间内完成两个步骤;只有一组工人的车间(没有超线程技术的CPU内核),只能让工人先运料,运完料再装配,单位时间内只能完成一个步骤。
说完什么是超线程以及超线程的优缺点后,接着回答题主的问题:手机CPU为什么不采用超线程技术?
因为手机的APP绝大多数都不是复杂应用,根本用不到超线程技术。更重要的是,超线程技术采用的是两个逻辑单元,可以理解成是两个“软核”CPU,和多核CPU这种通过硬核提升程序执行效率的设计理念相比,优势并不突出。
手机CPU设计满足的是在减少能耗的前提下提升性能的需求,因此“大核+小核”的多核模式比超线程技术更适合。
结果就是,满足重度应用的高性能电脑CPU会采用超线程技术,而满足轻度应用的手机采用能效比更出色的多核设计。
超线程技术是指,对于单一处理器核心来说来说,虽然也可以每秒钟处理成千上万条指令,但是在某一时刻,只能够对一条指令进行处理,也就是单线程。超线程技术能够把一个物理处理器在软件层变成两个逻辑处理器,可以使处理器在某一时刻,同步并行处理更多指令和数据,也就是超出数量(2)的线程数。当然了实际效能不可实现双倍提升,毕竟物理核心只有一个。这就是逻辑多核与物理多核的区别。
可以这样说,超线程是一种可以将CPU内部暂时闲置处理资源充分“调动”起来的技术。这项技术主要作用在intel和AMD的处理器当中,在不大幅增加芯片面积的基础上对于提高处理器的多线程性能有明显作用。
使用多线程技术的处理器需要在微架构上进行设计,手机CPU的ARM架构在设计上就不考虑超线程,而是使用增加物理核心,每个核心有独立的流水线,独立的缓存。这种方法有利于降低功耗,虽然会导致面积增大,但对于手机CPU来说,能耗比相比于性价比更重要。这是取舍问题,超线程技术并不是什么能大幅度提升性能的技术,就好比一个双核四线程的CPU和一个四核四线程的CPU,哪个效率更高不用赘述了。如果单纯为了提升手机CPU的多线程性能,超线程技术恐怕会水土不服。
手机上的CPU也不是没有用过超线程技术。像几年前的联想k900,摩托罗拉MT788都采用了intel的Atom处理器,双核四线程。
只是由于android应用对X86的架构兼容性很差,intel慢慢退出了手机SOC的市场。而最近中国国内的展讯,和intel有很多合作,我记得17年展讯在发布会上也说了,展讯以后会推出自主研发的手机CPU架构,带有超线程技术。估计技术也是来自于intel授权。以后能否见到带有超线程技术的手机CPU,就看展讯的计划顺不顺利了。
一、关于手机CPU与超线程技术
以通俗易懂的方式解释,手机CPU也曾有过支持超线程的历史,那就是英特尔的ATOM处理器,在联想、华为等品牌的手机上都有应用,它属于x86架构。而当前手机CPU大多基于ARM架构。
超线程技术原本是英特尔的专利,特别是在x86架构上。即便ARM处理器想支持超线程,也需要得到英特尔的许可。这一技术的学名是Simulate MultiThreading(同步多线程技术),目的是为了更好地利用CPU的空闲资源。
手机上的ARM架构CPU与x86架构的桌面CPU在性能上有较大差距。手机CPU的性能相对较弱,没有多余的资源来支持超线程。超线程技术需要新的晶体管支持,对手机而言,能耗比至关重要,还需要系统的配合,目前这些条件都还不成熟。
简单说,手机处理器与桌面处理器的设计初衷不同,桌面处理器追求高性能,而手机处理器则要求稳定性好、能耗低。超线程操作需要硬件和操作系统的紧密结合,手机的操作系统尚未针对英特尔的CPU架构进行优化,这也是超线程技术在手机领域难以实施的原因之一。
二、为何电脑CPU不能用于手机
电脑CPU体积较大,功耗较高,与手机处理器的功能不同。手机体积小巧,对组件尺寸有严格要求,因此电脑CPU难以用于手机。电脑CPU的功耗远高于手机所能承受的范围,手机电池无法支撑。即使电池技术有所提升,电脑CPU的高功耗仍然可能使手机发热严重,影响续航。
尽管电脑CPU功能强大,但手机处理器不仅仅是CPU,还包括GPU以及其他附加技术,如AI、蓝牙等。这些组件的体积都很小,与电脑CPU不兼容,无法直接替换。
三、手机CPU与电脑CPU的差异
手机CPU与电脑CPU在架构上有所不同。电脑CPU主要采用X86、X64等架构,而手机CPU则主要基于ARM架构。两者的指令集也不同,电脑CPU使用复杂指令系统(CISC),而ARM使用精简指令系统(RISC)。
由于定位不同,手机CPU追求低功耗和廉价,因此其运算能力大大低于电脑CPU。虽然手机CPU也在不断发展,但与电脑CPU相比,其性能仍有较大差距。
四、手机能否取代电脑
手机在某些方面可以取代电脑,比如完成一些简单的任务,如浏览网页、发送邮件、查看文档等。手机和电脑在功能和性能上存在本质的差异。电脑拥有更强大的处理能力和更多的功能,适用于更复杂的工作和娱乐需求。
3.《手机作为备用设备》:当电脑遇到故障或需要更换时,手机可以成为绝佳的备用设备,暂时代替电脑的功能。
4.《移动办公的便利》:手机在移动办公方面发挥着巨大的作用,能够轻松查看和编辑文档、表格和演示文稿等。
5.《手机游戏兴起》:现代手机性能的提升使得一些对硬件要求不高的游戏可以直接在手机上进行,无需依赖电脑。
6.《轻量级应用的首选》:对于社交媒体、视频播放器、音乐播放器等轻量级应用,手机完全可以取代电脑,提供便捷的使用体验。
7.《电脑的优势所在》:在许多方面,电脑仍然具有手机无法比拟的优势。
8.《屏幕尺寸的优越性》:电脑的屏幕尺寸通常远大于手机,这对于需要大量阅读、观看视频或进行创作的人来说,是非常重要的优势。
9.《多任务处理的便捷性》:电脑在同时处理多个任务和程序时更为高效,而相对于手机来说,多任务处理较为困难。
10.《生产力工具的强大性能》:电脑在文字处理、电子表格、演示文稿等生产力工具方面拥有更高的可扩展性和更强大的性能。
11.《大型游戏的挑战》:对于硬件要求极高的大型游戏,手机可能无法达到与电脑相同的游戏体验。
12.《专业软件的不可替代性》:对于设计、建筑、工程等专业软件的使用,电脑仍然是不可或缺的工具。
13.《总结》:手机在某些简单任务和移动办公方面可以取代电脑,但在需要更高性能和更复杂任务的工作环境中,电脑仍然是不可替代的重要工具。