超线程的两个线程资源是动态分配的还是固定一半一半的？
关于超线程（HyperThreading）技术，许多人可能有一个模糊的认识，认为它就是把一个物理核心“变”成两个逻辑核心，并且这两个逻辑核心能平分资源。但事实比这要精妙得多，它并非简单的“一半一半”的固定分配，而是更偏向于动态分配，并且有着复杂的调度策略。
为了理解这一点，我们首先需要明确一下超线程的核心理念。英特尔推出超线程技术（Symmetric Multithreading, SMT）的目的，是为了让单个物理处理器核心能够同时执行来自两个独立线程的指令流。这样做是为了更有效地利用处理器核心内部的执行单元，减少流水线等待，提高整体的吞吐量。
那么，这个“同时执行”是怎么做到的呢？一个物理核心内部包含了许多执行单元，比如算术逻辑单元（ALU）、浮点单元（FPU）、加载/存储单元、分支预测器等等。在传统的单线程执行模式下，当一个线程因为某些原因（比如等待内存数据、等待指令解码完成）而无法使用某个执行单元时，这个执行单元就会闲置。超线程技术就是利用了这种“闲置”或“部分占用”的情况。
当一个物理核心支持超线程时，它实际上是复制了那些可以并行使用的资源，而共享了那些必须串行使用的资源。
可复制的资源（使得两个线程能“同时”存在）：
程序计数器（Program Counter, PC）： 每个线程都需要自己的指令指针，来知道下一条指令在哪里。超线程的核心会为每个逻辑核心保留一个独立的程序计数器。
寄存器堆（Register File）： 每个线程需要自己的寄存器来存储变量和中间结果。超线程的核心会为每个逻辑核心保留一套独立的寄存器。
线程状态（Thread State）： 包括当前的执行上下文、堆栈指针等，这些也需要为每个逻辑核心独立保存。
共享的资源（使得两个线程并非完全独立，也并非“一半一半”）：
执行单元（Execution Units）： 这是最关键的共享资源。比如ALU、FPU、整数乘法器、整数除法器等等，这些是实际执行指令的地方。
一级、二级缓存（L1, L2 Cache）： 虽然一些核心可能为每个逻辑核心保留一部分缓存空间，但大部分缓存仍然是共享的。
分支预测器（Branch Predictor）： 预测跳转指令的走向，以填充指令流水线。
加载/存储单元（Load/Store Units）： 负责数据从内存或缓存的读取和写入。
指令流水线（Instruction Pipeline）： 整个指令处理的流程，包括取指、解码、执行、写回等阶段。
为什么说不是固定一半一半？
这涉及到处理器调度器的智能之处。操作系统会将两个线程提交给支持超线程的物理核心。此时，核心内部的处理器调度器（或称为微架构控制器）会负责决定哪个线程在当前时刻可以使用哪个执行单元。
动态调度是关键： 调度器会根据当前两个线程各自的状态、对执行单元的需求以及指令的依赖关系，来动态地分配执行单元。
“填空”效应： 举个例子，如果线程A正在执行一个需要ALU的指令，但它需要等待另一个指令的结果才能继续，那么ALU在那一瞬间可能就空闲了。这时，如果线程B正好有指令需要使用ALU，调度器就可以让线程B的指令在那个时刻被送入ALU执行。这样，同一个ALU在极短的时间内就被两个不同的线程轮流使用了。
吞吐量优先： 超线程的目标是提高整体的吞吐量，而不是给每个线程都提供一半的处理能力。当一个线程对某个资源需求很高时，它可能会暂时 monopolize（垄断）那个资源，而另一个线程的进度可能会因此受到影响。反之，当某个线程的流水线出现瓶颈（比如等待数据），另一个线程就能趁机填补空缺。
打个比方：
想象一个厨房，里面有两个厨师（代表两个逻辑核心）共用一套厨具（执行单元）。
固定一半一半： 这就像规定每个厨师只能用一半的厨具，或者每次只能同时用一半的厨具，不管另一半有没有用上。
动态分配： 这就像两个厨师可以自由使用所有的厨具。如果一个厨师在切菜（需要刀），另一个厨师在搅拌（需要搅拌器），他们可以同时进行。但如果两个厨师都需要用烤箱，那么就只能轮流使用了。如果一个厨师在等待面团发酵（流水线暂停），另一个厨师就可以立刻使用所有的可用厨具来炒菜，这样整个厨房（物理核心）的产出就不会因为一个厨师的短暂停顿而完全停滞。
结论：
超线程的两个逻辑核心的资源分配是动态的，并且是基于线程实际执行情况和对核心内部执行单元的需求进行优化的。 它并不是简单地将物理核心的计算资源固定地分成两半。调度器会根据当前的“工作负荷”和“执行效率”，智能地分配计算单元，以最大化整体的指令吞吐量。当一个线程遇到延迟（例如缓存未命中、内存访问）而无法执行时，另一个线程就可以利用其执行单元，从而在整体上提高处理器的利用率。
因此，与其说是“固定一半一半”，不如说是智能的、动态的资源共享与调度，目标是让物理核心的每一份能力都能尽可能地被利用起来。
为了理解这一点，我们首先需要明确一下超线程的核心理念。英特尔推出超线程技术（Symmetric Multithreading, SMT）的目的，是为了让单个物理处理器核心能够同时执行来自两个独立线程的指令流。这样做是为了更有效地利用处理器核心内部的执行单元，减少流水线等待，提高整体的吞吐量。
那么，这个“同时执行”是怎么做到的呢？一个物理核心内部包含了许多执行单元，比如算术逻辑单元（ALU）、浮点单元（FPU）、加载/存储单元、分支预测器等等。在传统的单线程执行模式下，当一个线程因为某些原因（比如等待内存数据、等待指令解码完成）而无法使用某个执行单元时，这个执行单元就会闲置。超线程技术就是利用了这种“闲置”或“部分占用”的情况。
当一个物理核心支持超线程时，它实际上是复制了那些可以并行使用的资源，而共享了那些必须串行使用的资源。
可复制的资源（使得两个线程能“同时”存在）：
程序计数器（Program Counter, PC）： 每个线程都需要自己的指令指针，来知道下一条指令在哪里。超线程的核心会为每个逻辑核心保留一个独立的程序计数器。
寄存器堆（Register File）： 每个线程需要自己的寄存器来存储变量和中间结果。超线程的核心会为每个逻辑核心保留一套独立的寄存器。
线程状态（Thread State）： 包括当前的执行上下文、堆栈指针等，这些也需要为每个逻辑核心独立保存。
共享的资源（使得两个线程并非完全独立，也并非“一半一半”）：
执行单元（Execution Units）： 这是最关键的共享资源。比如ALU、FPU、整数乘法器、整数除法器等等，这些是实际执行指令的地方。
一级、二级缓存（L1, L2 Cache）： 虽然一些核心可能为每个逻辑核心保留一部分缓存空间，但大部分缓存仍然是共享的。
分支预测器（Branch Predictor）： 预测跳转指令的走向，以填充指令流水线。
加载/存储单元（Load/Store Units）： 负责数据从内存或缓存的读取和写入。
指令流水线（Instruction Pipeline）： 整个指令处理的流程，包括取指、解码、执行、写回等阶段。
为什么说不是固定一半一半？
这涉及到处理器调度器的智能之处。操作系统会将两个线程提交给支持超线程的物理核心。此时，核心内部的处理器调度器（或称为微架构控制器）会负责决定哪个线程在当前时刻可以使用哪个执行单元。
动态调度是关键： 调度器会根据当前两个线程各自的状态、对执行单元的需求以及指令的依赖关系，来动态地分配执行单元。
“填空”效应： 举个例子，如果线程A正在执行一个需要ALU的指令，但它需要等待另一个指令的结果才能继续，那么ALU在那一瞬间可能就空闲了。这时，如果线程B正好有指令需要使用ALU，调度器就可以让线程B的指令在那个时刻被送入ALU执行。这样，同一个ALU在极短的时间内就被两个不同的线程轮流使用了。
吞吐量优先： 超线程的目标是提高整体的吞吐量，而不是给每个线程都提供一半的处理能力。当一个线程对某个资源需求很高时，它可能会暂时 monopolize（垄断）那个资源，而另一个线程的进度可能会因此受到影响。反之，当某个线程的流水线出现瓶颈（比如等待数据），另一个线程就能趁机填补空缺。
打个比方：
想象一个厨房，里面有两个厨师（代表两个逻辑核心）共用一套厨具（执行单元）。
固定一半一半： 这就像规定每个厨师只能用一半的厨具，或者每次只能同时用一半的厨具，不管另一半有没有用上。
动态分配： 这就像两个厨师可以自由使用所有的厨具。如果一个厨师在切菜（需要刀），另一个厨师在搅拌（需要搅拌器），他们可以同时进行。但如果两个厨师都需要用烤箱，那么就只能轮流使用了。如果一个厨师在等待面团发酵（流水线暂停），另一个厨师就可以立刻使用所有的可用厨具来炒菜，这样整个厨房（物理核心）的产出就不会因为一个厨师的短暂停顿而完全停滞。
结论：
超线程的两个逻辑核心的资源分配是动态的，并且是基于线程实际执行情况和对核心内部执行单元的需求进行优化的。 它并不是简单地将物理核心的计算资源固定地分成两半。调度器会根据当前的“工作负荷”和“执行效率”，智能地分配计算单元，以最大化整体的指令吞吐量。当一个线程遇到延迟（例如缓存未命中、内存访问）而无法执行时，另一个线程就可以利用其执行单元，从而在整体上提高处理器的利用率。
因此，与其说是“固定一半一半”，不如说是智能的、动态的资源共享与调度，目标是让物理核心的每一份能力都能尽可能地被利用起来。
网友意见
如果是动态分配的话，如何避免软件的两个线程跑在一个物理核心上而另一个物理核心在摸鱼？如果是固定一半一半的话单线程软件是不是只能用到核心的一半性能？
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