Ｓｕｎ帶來多線程沖擊

從英特爾最早提供超線程微處理器開始，我們已經(jīng)目睹了Sun的酷線程以及如今的多線程微處理器。那么，線程究竟是什么？對于業(yè)界，對于計算領(lǐng)域，多線程究竟意味著什么？

對于微處理器來說，不僅多核，多線程也可能是其未來的發(fā)展方向之一。

日前，Sun公司發(fā)布了該公司最新的商用微處理器UltraSPARC T2。這款產(chǎn)品擁有8個內(nèi)核，每個內(nèi)核包含8個線程，由于每個線程都能運行自己的操作系統(tǒng)，因此該處理器在單芯片上提供了一個巨大的64路系統(tǒng)。對于這一產(chǎn)品，業(yè)界和用戶均給予了高度關(guān)注。

“怪獸”現(xiàn)身

Sun公司聲稱，UltraSPARC T2是世界上最快的通用微處理器，每個內(nèi)核能夠執(zhí)行8個線程，整個8核芯片能夠執(zhí)行64個線程。UltraSPARC T2采用65nm制造工藝，功耗80W。市場觀察人士認為，UltraSPARC T2處理器搭建的服務(wù)器將會在VoIP、IPTV和Web2.0等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。另外，該處理器的成功發(fā)售也會帶動Sun公司Solaris操作系統(tǒng)和Java語言的推廣。據(jù)悉，Sun公司會在2008年下半年可以推出16核心的UltraSPARC T2處理器，屆時將可以使之性能翻倍。

就目前而言，UltraSPARC T2擁有8核、每核8個線程。也就是說，同時間最多可以有64個進程在處理，當(dāng)某一個進程工作完成后，如果后面沒有其他的工作，就可以自動將排于其他線程位置的待處理工作進行轉(zhuǎn)移，以維持平行線程的整體利用效率，從而更快地完成工作。在這點上，UltraSPARC T2與IBM POWER5頗有共同之處。

加州伯克利大學(xué)計算機科學(xué)客座教授Dave Patterson指出，“我們正處于計算科學(xué)的歷史轉(zhuǎn)折點上，從連續(xù)性處理轉(zhuǎn)向多核、多線程設(shè)計。”他認為，UltraSPARC T2是業(yè)界第一款將多個系統(tǒng)的主要功能，包括虛擬化、信號處理、網(wǎng)絡(luò)連接、安全特性、浮點單元和加速內(nèi)存訪存等諸多特性都集于一身的微處理器。

正因為將所有的功能單元都集成在一塊硅芯片上，因此UltraSPARC T2在降低成本的同時，還提高了微處理器的性能、可靠性和功效，使之成為從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到高性能計算或存儲器件等多種應(yīng)用的上佳選擇。

作為一種通用型處理器，UltraSPARC T2為具有海量線程特性的開源操作系統(tǒng)Solaris和其他實時操作系統(tǒng)都提供了支持，因此也被認為將會幫助眾多的開發(fā)人員尋覓到新的市場，為生產(chǎn)力的再提高開辟新的途徑。

英特爾、AMD不斷由雙核向多核演進，加之Sun、IBM持續(xù)研發(fā)多核產(chǎn)品，在開啟了多核多線程時代的同時，卻又引發(fā)出新的問題，即軟件授權(quán)問題。

在雙核、多線程的系統(tǒng)環(huán)境下，雖然多線程也能起到加速作用，但是由于線程的加速效果不如CPU核心那樣明顯，因此一般不會出現(xiàn)由于線程數(shù)導(dǎo)致的軟件授權(quán)問題。然而，在面對UltraSPARC T2這樣的“怪物級”微處理器時，由于其每個線程都能運行自己的操作系統(tǒng)，因此情況可能會發(fā)生一些變化。然而究竟會出現(xiàn)什么樣的變化，現(xiàn)在仍不得而知。

前景看好

從歷史發(fā)展的經(jīng)驗來看，某個硬件體系的成功與否，其實往往不單單取決于硬件本身。對于微處理器來說，要達到多線程技術(shù)，操作系統(tǒng)的設(shè)計和架構(gòu)是決定性的因素。

Sun在多線程技術(shù)方面的核心就是Solaris操作系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)資料顯示，Sun公司Solaris的新版本最多可以支持256個核心，而最多線程數(shù)更可以達到2048個。Sun的多線程技術(shù)與方法，始于Solaris 10操作系統(tǒng)，它將每個線程視為一個虛擬的CPU，這樣就極大地提升了IT效率，并且使得能耗得到了有效的降低。業(yè)界一般都認為，Sun公司的Solaris從第9版到第10版時有了很大的突破，其中最重要的原因之一就是多線程技術(shù)。

目前，用戶的各種應(yīng)用運行在Solaris的環(huán)境平臺上，也能夠很好地得到多線程技術(shù)的支持。同時，一些專家認為，UltraSPARC T2二進制的設(shè)計，使它能夠兼容用戶原有的軟硬件系統(tǒng)，全面保護用戶的投資。

在目前業(yè)內(nèi)疾呼“環(huán)保綠色”的大環(huán)境下，UltraSPARC T2也為環(huán)保人士交口稱頌:Sun將其酷線程芯片多線程技術(shù)擴展到每線程功耗低于2瓦的UltraSPARC T2處理器，僅相當(dāng)于同類產(chǎn)品功耗的1/10到1/30，從而為綠色計算樹立了良好的榜樣，并且將低功耗與雙倍的內(nèi)核數(shù)量、16倍的線程數(shù)量、4倍的吞吐量完美地結(jié)合在一起。這樣的好處是，UltraSPARC T2將為系統(tǒng)制造商和廣大用戶節(jié)省大量的資金，而它的設(shè)計方式也可能會為競爭對手效仿，從而在業(yè)界掀起多核多線程的新浪潮。

另外，還有人在擔(dān)心多線程下原有的應(yīng)用程序是否會出現(xiàn)運行效率低下的問題。其實，現(xiàn)在的Java和.Net程序越來越多，這兩種程序本身就原生支持多線程執(zhí)行，因此它們會在多線程的系統(tǒng)下運行得更好。早期的C++則是采用變通方式（用API提供多線程能力，并在撰寫程序時呼叫API）支持多線程執(zhí)行，不過現(xiàn)在純粹采用C++編寫程序的情況越來越少，因此這一點不足為慮。

鏈接：什么是線程？

一般來說，人們把正在計算機中執(zhí)行的程序叫做“進程”（Process），而不將其稱為程序（Program）。所謂“線程”（Thread），則是“進程”中某個單一順序的控制流。自從20世紀90年代以來，多數(shù)操作系統(tǒng)的設(shè)計都采用了多線程的概念，譬如Windows 95、Windows NT等PC系統(tǒng)和Macintosh上的操作系統(tǒng)，它們均是將線程視為基本執(zhí)行單位。不過，普通的用戶對此往往并不知情。

從奔騰4處理器開始，英特爾的超線程技術(shù)（Hyper-Threading，簡稱“HT”）讓人們終于注意到了“線程”。超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，進而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，減少了CPU的閑置時間，提高了CPU的運行效率。

為什么要這樣做呢？我們知道，雖然由于技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進步，單線程芯片早就能夠達到每秒鐘處理成千上萬條指令的能力，但是在任一時刻，單線程芯片只能夠?qū)ζ渲械囊粭l指令進行操作。而超線程技術(shù)則可以使芯片同時進行多線程處理，使芯片性能得到提升。

不過，雖然采用超線程技術(shù)能同時執(zhí)行兩個線程，但它并不像兩個真正的CPU那樣，每個CPU都具有獨立的資源。這就意味著，如果兩個線程都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，并讓出資源，直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。

需要注意的是，超線程并不完全等同于多線程，盡管它具備了多線程處理的能力，而且它只能在Windows XP以上的系統(tǒng)中發(fā)揮作用。一些業(yè)界分析人士認為，英特爾的超線程技術(shù)在微處理器的發(fā)展歷史中，確實發(fā)揮了里程碑式的作用，不過它并不完美，至少在某些方面仍有所欠缺。

線程具有就緒、阻塞和運行三種基本狀態(tài)。

在多處理器的系統(tǒng)里，不同線程可以同時在不同的處理器上運行，甚至當(dāng)它們屬于同一個進程時也是如此。大多數(shù)支持多處理器的操作系統(tǒng)都提供編程接口，從而讓進程可以控制自己的線程與各處理器之間的關(guān)聯(lián)度。

有時候，線程也被稱作輕量級進程。就像進程一樣，線程在程序中是獨立的、并發(fā)的執(zhí)行路徑，每個線程都有屬于它自己的堆棧、程序計數(shù)器和局部變量。然而，與分隔的進程相比，進程中的線程之間的隔離程度要小一些，它們共享內(nèi)存、文件句柄和其他每個進程應(yīng)有的狀態(tài)。

進程可以支持多個線程，它們看似同時執(zhí)行，但互相之間并不同步。一個進程中的多個線程共享相同的內(nèi)存地址空間，這就意味著它們可以訪問相同的變量和對象，而且它們從同一堆棧中分配對象。盡管這可以讓線程之間共享信息變得更加容易，但是用戶必須加以小心，確保它們不會妨礙同一進程里的其他線程。（劍鳴）