突破3G大关！“超线程”Pentium 4急

CPU领域的竞争近年来愈加激烈，为了在性能大战中获胜，各处理器厂商无不加紧研发进度，除了争相采用新的体系结构，提升自己的处理器工作频率也是个直接有效的手段，1GHz和2GHz这两个频率界限被陆续打破，而Intel在今天正式发布了3.06G的Pentium 4处理器，这意味着3GHz这一曾经的频率巅峰也已经被征服了。

超长流水线设计配以不断升级的先进生产工艺，Pentium 4架构的处理器频率极限会在5GHz以上，所以3.06G的Pentium 4其实也只能算是一个中间站而已，但对于目前来说，它显然是无可争议的最强x86处理器。在3.06G的Pentium 4问世前，Intel的旗舰产品是8月26日发布的2.8G Pentium 4，因为AMD于10月1日宣布的AthlonXP2800+对其构成了一定威胁，因此Intel如期发布新的3.06G Pentium 4，无疑再次巩固了自己在性能方面的优势地位。

3.06GHz的Pentium 4仍然采用0.13微米铜互连工艺生产，拥有12KB一级追踪缓存和8KB一级数据缓存，以及512KB的二级缓存，它具备增强的浮点/多媒体单元、高级传输高速缓存、指令跟踪高速缓存、动态乱序执行、SSE指令、SSE2指令、快速执行引擎，并采用了533MHz的系统总线，这些和之前问世的Pentium 4是相同的。

3.06GHz（右）与2.8GHz（左）Pentium 4处理器的上部对比

3.06GHz（左）与2.8GHz（右） Pentium 4处理器的底部对比

从外形上看，3.06GHz的Pentium 4与之前的2.8GHz Pentium 4非常接近，但底部的电容组件的大小以及排列方式还是有区别的。在处理器的工作电压方面，如果你有印象的话，2.8GHz的Pentium 4处理器那1.525V的电压已经比之前的Pentium 4有所提升，而3.06GHz的Pentium 4再次升高到了1.550V，显然Intel决定采用更高的电压以便为它提供更稳定的保障，它的设计功耗则达到了81.8W。<

除了提升处理器的频率，Intel还为3.06GHz的Pentium 4注入了新的活力。与之前的Pentium 4相比，除了高达3GHz以上的运行频率，3.06GHz的Pentium 4最大的闪光之处就是它包含了HyperThreading技术，即“超线程”技术，简称HT技术，Intel宣称对于多任务操作以及运行多线程应用程序会有较大帮助。

尽管HyperThreading技术是第一次引入主流桌面处理器领域，但它并不是初次露面，早在今年年初的Intel春季年度开发论坛上，当时发布的“Prestonia”核心Xeon MP处理器就已经包含了该技术。Intel最初把HyperThreading定位于高档的工作站和服务器领域，经过大半年的“预热”和准备，才正式在Pentium 4中实现。

对于Pentium 4或Xeon处理器来说，因为它们具有超长流水线、高工作频率的架构特点，当运行一般的软件时，处理器有很多部分的运算单元是暂时闲置的，造成了大量处理器资源的浪费，而且频率越高浪费越大，HyperThreading技术的设计思想是让这些闲置的运算单元同时去并行执行其他线程的运算，从而最大限度的利用好处理器资源。因此，理论上具备HyperThreading技术的处理器要比不具备该技术的处理器拥有更高的执行效率。

HyperThreading技术的基本原理是在一个物理处理器核心基础上虚拟两个逻辑处理器核心，每个逻辑处理器核心都拥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，两套寄存器通过名为“thread level parallelism”的技术协同处理多个线程，使处理器具备同时运行两个程序，或者是一个程序中两个线程的并行运算能力。

对于支持多线程的操作系统和应用软件来说，它们会认为具备HyperThreading技术的系统中确有两个处理器，从而发出并行运算两个线程的指令要求，如果这两个线程可以由处理器中的不同运算单元分别完成，那HyperThreading技术就可以让它们并行运算，从而达到了提高性能的目的；反之，如果这两个线程都需要由处理器中的同一运算单元完成，那就无法实现并行运算了，也就不会提高性能，此时HyperThreading技术无法发挥作用。
 

带有HyperThreading技术的Pentium 4标志，注意添加的“H T”字样

以前多线程处理能力只有真正的多处理器系统才具备，现在拥有HyperThreading技术的单个处理器也能做到了，这确实是个较大的进步。需要强调的是使用HyperThreading技术的Pentium 4或Xeon处理器，它们并不像IBM的Power4或AMD的hammer那样真正集成两个物理处理器核心，即不具备完整的双倍运算单元，所以其多线程处理能力是有限制和不完备的，还不能等效真正的双处理器。另外，因为多线程处理对处理器缓存等资源也提出了更高的要求，而拥有HyperThreading技术的Pentium 4在这方面并无加强，所以它运行多线程应用的性能也必然与真正的双处理器系统存在不少差距。

虽然一般来说使用HyperThreading技术应该会提高系统的性能，但如果出现资源不足的情况，甚至还可能会出现使用了HyperThreading技术后某些应用反而性能下降的情况；对此Intel方面承认确实存在有极少数性能下降的情况，但绝大多数应用程序的性能会有所提高，特别是使用多线程应用程序和同时运行两个应用程序时。我们后面将通过实际的测试来求证HyperThreading技术对系统各方面性能的影响。<

应该说HyperThreading技术是相当值得赞许的，但要具体实现包含该技术处理器的价值，还需要硬件和软件各方面的支持。首先需要合适的主板芯片组，这方面不需担心，845PE、845GE、845GV以及加入PC1066支持的新版850E这些新问世的产品当然没问题，其他几乎所有能正式支持533MHz前端总线的Intel芯片组也可以，但A-stepping的845G芯片组除外。

处理器支持HyperThreading技术时，BIOS内会出现相应的选项

BIOS内对HyperThreading的支持默认是打开的，关闭也很容易

再有就是主板的BIOS也得包含对HyperThreading技术的支持，这样当主板配合支持HyperThreading 技术的奔腾4处理器时，BIOS里会出现关于HyperThreading状态的设置，用户可根据自己的需要决定是否启用这项技术，操作起来非常的简单方便。

在软件方面，支持多线程的操作系统是最首要的，以便为应用程序提供底层支持。对于最流行的Windows系统，Windows XP 家庭版或专业版已经包含了对HyperThreading技术的优化，它们是Intel推荐的操作系统，而Windows2000虽然也支持多线程，但因为未进行优化，所以不建议使用，至于Windows 98和Windows Me这类不支持多线程的操作系统，它们对HyperThreading毫无意义。如果要使用Linux 操作系统，则需要2.4.18以上版本的核心才能支持HyperThreading技术。

请注意，为了恰当的启动操作系统对多处理器的支持，需要在含有HyperThreading技术的系统上重新安装操作系统。开启HyperThreading技术支持后，在Windows XP操作系统下会显示系统拥有2颗Pentium 4处理器，也可以检查任务管理器，察看两颗处理器的资源占用情况。

对于具体的应用软件来说，它们需要支持多线程操作才能直接从中获益。要最大限度的发挥HyperThreading技术的优势，即使是已经支持多线程的应用程序也需要经过相应的优化，这样才能尽量合理的均衡安排多个线程的运行，减少冲突，保证获得最大的性能增进。如果应用程序不经专门优化，虽然也能运行，但是运行的效率就不能保证了。Intel正在不遗余力的与各软件厂商协作合作，共同开发能最大限度发挥出HyperThreading技术的软件和技术。至于不支持多线程操作的应用软件，单独运行时并不能体会到HyperThreading技术的好处，但还是能间接的从操作系统进行多任务操作时获益。<

本次测试使用了Intel的D850EMVR主板和3.06G的Pentium 4相搭配，它采用了新版的850E芯片组，正式提供了对PC1066规格RAMBUS内存的支持。Intel的主板一向具有做工严谨，追求稳定的风格，D850EMVR主板足以担当测试3.06G Pentium 4的重任。

为了充分体现出3.06G Pentium 4的强大性能，尽量减少系统瓶颈，测试中使用了2条PC1066规格的三星RAMBUS内存，容量总计512M。3.06G的Pentium 4加上PC1066 RAMBUS内存，这种优异处理器和优异内存的搭配堪称梦幻组合。

察看这颗3.06GHz Pentium4的处理器信息，可以看出它仍为C1版核心，stepping值与之前的2.8GHz一样为7；通过新问世的SiSoft Sandra2003测试软件，可以明确的看到3.06GHz Pentium4对HyperThreading技术的支持状态为“Yes”，而2.8GHz Pentium4的支持状态则为“No”。<

考虑到测试平台已经使用了3.06G的Pentium 4与PC1066 RAMBUS内存这种优异配置，所以显示子系统决定采用ATi的Radeon 9700 Pro显卡，说它是目前最强大的测试系统之一应不为过。

为了考察3.06G Pentium 4的性能，我们让2.8GHz的Pentium 4与它做对比测试，看看3.06G Pentium 4与2.8GHz Pentium 4这个之前的处理器之王相比各方面有多大提高。这次测试的另一个重点是检验HyperThreading技术的具体性能表现，我们利用多任务工作以及多线程应用程序，分别测试了启动和关闭HyperThreading技术情况下的系统性能情况。<

ZD Business Winstone 2002 1.0用来测试系统商业办公性能，包括了Word、Excel、Access、PowerPoint、FrontPage、WinZip、Norton AntiVirus、Lotus Notes以及Netscape等实际应用；ZD Content Creation Winstone 2002 1.0.1则用来测试系统的Web、图形和多媒体等内容创建性能，包括Photoshop、Premiere、Director、Dreamweaver、UltraDev、Navigator、Windows Media Encoder 以及Sound Forge等，具体成绩如下：

在Business Winstone 2002测试中，3.06GHz的Pentium 4与2.8GHz的Pentium 4相比领先并不算多，而开启3.06GHz Pentium 4的HyperThreading支持时，成绩基本无变化，显然在这类商业办公应用方面，HyperThreading没能发挥作用。

3.06GHz Pentium 4在Content Creation Winstone 2002测试中表现还不错，它与2.8GHz的Pentium 4相比快了5.4%，48.4分的成绩再创我们该项测试的得分新高；Content Creation Winstone 2002中包含了较高端的应用，它们很多都支持多线程处理，并会同时打开多个应用程序切换运行，在真正的多处理器系统中性能会有很大提高，遗憾的是开启HyperThreading支持时，3.06GHz Pentium 4的成绩反而有所下降，看来前面提过使用HyperThreading技术后某些应用性能下降的情况果然出现了。<

使用SiSoft Sandra2003进行处理器子系统的测试，具体成绩如下：

SiSoft Sandra的最新版本Sandra2003已全面支持Intel的HyperThreading技术，3.06GHz的Pentium 4与2.8GHz的Pentium 4相比增幅明显，在所有的处理器测试项中，我们看到HyperThreading的优势都一目了然，开启HyperThreading后，某些得分甚至提高了44%。<

3DMark2001 SE体现了系统的D3D性能，从具体测试成绩看，3.06GHz的Pentium 4与2.8GHz的Pentium 4相比优势不大，因为3DMark2001 SE完全不支持多线程，所以开启HyperThreading支持后并无效果也在意料之中。<

Unreal Tournament 2003同样是体现系统的D3D性能，它是新一代D3D游戏的代表作之一。从测试成绩看，3.06GHz的Pentium 4比2.8GHz的Pentium 4还是有不少提高的，和大多数游戏一样，Unreal Tournament 2003没有支持多线程，开启HyperThreading支持后成绩变化极小。<

在体现系统游戏OpenGL性能的Quake 3 Arena测试中，3.06GHz的Pentium 4的成绩比2.8GHz的Pentium 4领先不少，开启HyperThreading支持后，3.06GHz Pentium 4的成绩再度提高，但幅度不大。<

我们把刚泄漏出的DOOM III Alpha版也加入了测试，对于这个新一代的硬件杀手该说些什么呢？精美的画质对显示系统提出了近乎变态的要求，你能看到即使是使用了ATi的Radeon 9700 Pro这种优异显卡，所有测试成绩也都几乎无变化，显示系统的瓶颈使得处理器的频率变化显得并无功效，HyperThreading也同样没有效果。<

音频与视频压缩都是大量消耗处理器资源的流行应用，在MP3压缩测试中，我们使用Lame 3.9把97.2MB的Wav文件压缩成8.82MB的MP3文件，3.06GHz的Pentium 4凭借频率的优势明显领先于Pentium 4 2.8GHz，开启HyperThreading支持后，3.06GHz Pentium 4的成绩毫无变化，显然Lame不支持多线程。

我们仍采用Flaskmpeg软件（Divx编码采用Divx 5.0.2 Codec）来测试系统压缩MPEG4视频文件的性能，选用了一段大小为209MB的DVD格式的影像文件，分辨率为720×480，NTSC制式，把它压缩成AVI格式的MPEG4视频文件，和MP3压缩的情况类似，3.06GHz的Pentium 4同样明显领先于Pentium 4 2.8GHz，请注意当HyperThreading打开后，编码速度有了明显提高，看来Divx 5.0.2 Codec已能很好的利用HyperThreading技术。 <

Adobe的Photoshop 7.0是非常流行的专业图像处理软件，它对多线程有着良好的支持，考虑到使测试更具实际意义，测试中采用的图像文件规格为42.6cm×29.1cm，350dpi的带图层PSD文件，即印刷领域中一个标准“8开”外加四周各3mm“出血”的满版底图尺寸，这是平面设计中的一个典型应用，文件大小为159MB，打开后占用314.1MB的内存；在具体的测试项上，我根据经验选取了Despeckle、Rotate Arbitary和RGB To CMYK这三项，它们都是专业平面制作中经常会用到的功能。

从测试结果看，3.06GHz的Pentium 4在前两项测试中没能与Pentium 4 2.8GHz拉开差距，RGB To CMYK测试中倒是效果不错；令人兴奋的是，当启动HyperThreading技术后，所有的测试项都有了明显的速度提升，这真是让我非常高兴，毕竟Photoshop是个非常重要的应用（对我个人来说是最重要的应用，呵呵，不小心掺杂进个人因素了）。<

3D Studio Max系列是3D图形领域里最流行的3D建模软件，在场景的最终渲染过程中，处理器被满负载使用，能充分的考察出CPU的运算能力，3D Studio Max 5已经对Pentium 4提供了极大的优化，可以大幅提高渲染性能。3D Studio Max系列也能很好的支持多线程操作，以尽量利用多处理器的优势来减少渲染时间，多处理器系统总能获得极大的性能优势。

从实际的结果看，3.06GHz的Pentium 4与Pentium 4 2.8GHz相比，渲染时间减少了1分钟以上，即缩短了11％左右，其性能表现不错，体现出了新Pentium 4处理器的强大。令人遗憾的是，HyperThreading技术对3D Studio MAX 5的最终渲染好像没什么帮助，启用后场景的渲染时间缩短极少，这应该是最终渲染过程基本都由处理器中的浮点运算单元来完成导致的。<

前面提过，对于不支持多线程操作的应用软件来说，它们可以间接的从操作系统进行多任务操作时体会到Hyper-Threading技术的好处，所以我们最后特意进行了这方面的测试。本来打算采用扫描病毒同时运行其他应用的测试，但考虑到对于3.06GHz Pentium 4的性能而言，扫描病毒的处理器占用率实在是太低，实际运行时基本无感觉，所以决定增加负载，最终采用了同时运行Super PI 209万位运算以及3D Mark2001 SE测试的多任务方案。

Super PI 和3D Mark2001 SE两者对系统来说都不是轻松的任务，更何况同时运行，这是个相当严苛的考验。当关闭Hyperthreading技术时，3.06GHz的Pentium 4运行3D Mark2001 SE，测试场景调入的时间很长，测试运行时也有明显的丢帧现象出现；开启Hyperthreading技术后，情况有明显的改善，3D Mark2001 SE测试场景调入的时间明显缩短，感觉基本和单任务运行无异，测试运行时丢帧的现象也不再出现。从实际的测试成绩也能看出，无论是Super PI 还是3D Mark2001 SE，开启Hyperthreading技术后并行运算的成绩均有很大的提高。<

Intel的产品更新速度真是惊人，2.80GHz的Pentium 4才推出两个多月，3. 06GHz Pentium 4又接踵而至。通过对3. 06GHz Pentium 4的多项测试，我们能看到它的性能确实非常强大，作为当前Pentium 4产品线中拥有最高运行频率的优异处理器，其运行各种应用软件的表现令人称赞，加上颇具创新的HyperThreading技术助阵，给我们留下了深刻的印象。

至于这次重点关注的HyperThreading无疑是一项实用的技术，它意味着Intel并不只是致力于提高处理器的工作频率，也在研究有效提升工作效率方面有所突破。尽管我们前面的测试表明在当前的大多数应用中，HyperThreading并不能显著提高性能，它确实还存在着一些支持上的问题，但应看到它实实在在表现出的那些优势所在。

所有未来的Pentium 4处理器应该都会具备HyperThreading技术，随着时间的推移，缺乏软件支持的情形会逐渐改善，Intel会一直大力推行HyperThreading技术，力求获得软件开发者的最大支持，目前一些服务器和专业应用软件已经开始为HyperThreading优化，以Intel对业界的巨大影响力，今后优化的软件会越来越多，HyperThreading技术对未来充分发挥硬件应有的性能颇具意义。

作为Intel最新的处理器产品，3.06GHz的Pentium 4使该系列处理器的性能再度跃上了新台阶。如果你需要拥有最强大性能的处理器，那么不用再考虑了，具备HyperThreading技术的3.06GHz Pentium 4是非常好的选择。如果对新Pentium 4感兴趣，可又因为价格的原因踌躇不前，那就等待Intel的后续大降价吧，毕竟最新优异处理器的价格总是相当昂贵的，3.06G的Pentium 4也不例外，对于大多数预算有限的一般用户来说，可能时间仍是惟一的解决方案。<