CPU架構
要談超線程和多核，就不得不談CPU的架構和邏輯。無關的技術細節太多，這里略去。我們重點談一下CPU中兩個相關的模塊：
1）Processing Unit（運算處理單元），簡稱PU
2）Architectual State（架構狀態單元），簡稱AS
PU一般就是執行運算，比如算數運算加減乘除。AS執行一些邏輯和調度方面的操作，比如控制內存訪問等。
單核CPU（先從簡單的談起）
一般一塊傳統意義的CPU上會有一個PU、一個AS。
比喻：一個小飯館（單核CPU），夫妻老婆店，老板兼大廚廚房炒菜，老板娘兼服務員點單。這不，來了一個客人，首先，走到老板娘的收銀台前，看菜單准備點單。差不多5分鍾后，客人點完了一份蓋澆飯。老板娘抄好了單，遞給了在后廚的老公。老公開始炒菜。在這個例子中，老板娘可以理解成AS，老板/大廚可以理解稱PU（干實事的）。
多核CPU
這里說的多核，是多個物理核，比如i3的雙核，i5的4核。這中架構下，每一個物理核都有一個PU和一個AS。所以。對於i3來說，就有總共兩個PU，兩個AS。對於i5來說，就有總過4個PU，4個AS。
比喻：上面小飯館的列子，對於5、6個客人可能還能忙的過來。但設想一下子來他個16個客人，這隊估計要排到街上了。如果再告訴你，每10分種就有16個新客人過來點單。。。完了。生意估計是做不下去了 - 老板、老板娘忙到死。
這時，我們就需要一個更大的單位食堂（多核CPU
）。有4個服務生、4個大廚。4個服務生同時點單，4個大廚同時開炒（1號服務生專給一號大廚下單，二號服務神生專給二號大廚下單。。。以此類推）。這樣相比小飯館一個老板娘、一個客人隊列，這里成了4個隊列，效率頓時比小飯館提高4倍。16個客人，平均分配成4個隊列，每個隊列就只有4個客人了，情況是不是好了很多？
這個應該還是比較容易理解的。
超線程技術(HT)
超線程一般指的是硬件架構方面的：通過增加邏輯處理器5%的裸晶面積，模擬出兩個AS ，以此換來cpu15%~30%的性能提升。
簡單的說吧，在原來一個core包含一個AS和PU的基礎上多模擬出一個AS
比喻：剛剛那個單位食堂，4個服務生，4個大廚，4個隊列。會不會效率問題？
有！
設想每個客人都有看單選單的時候，你能保證每個客人都看兩眼就下單？有的客人難免會磨磨蹭蹭，問東問西，一個菜點它個15分鍾。而設想大廚平均炒一個菜只要10分種。那剩下的那5分鍾呢？大廚在廚房閑着沒事干，喝茶看報紙。時間全被客人-服務生點菜這個環節給浪費掉了。
那有沒有解決方法？我想大家應該都能猜出來了
--- 增加服務生！
這時候，我們給每個大廚多增加一個服務生，從一個服務生變成了兩個服務生（AS），服務生1A和服務生1B開兩個隊列，同時給一個大廚（PU）下單。這樣，當出現服務生1A的客人15分鍾單子都沒有下完的情況下，1B的客人單子很有可能3分鍾下好送給大廚開炒了（PU），這樣大廚就不會站在廚房傻等1A客人的訂單。這樣，最大限度地榨干大廚的勞動力 （大廚估計要罵娘了），而對於CPU來說，最大限度的提高了CPU的使用率，減少了CPU的（IDLE）空閑時間。有的時候，真不能怪大廚（PU）不賣力，而是你服務生（AS）叫單太墨跡。
在下圖中，橙色和藍色表明大廚（PU/CPU）是在工作的，白色格子表明大廚（PU）是空閑的。A圖是單核沒有沒有用超線程，B圖雙核沒有超線程，圖C是單核啟用了超線程。可以清晰地看到，從單核增加到雙核（在沒有超線程的情況下），CPU使用率並沒有增加。而用了超線程后，整體CPU使用率提高了，雖然只是一個核。
左邊的圖是單核超線程
，右邊的圖是雙核，不帶超線程。看出區別了吧？
現在來看實際中多核和超線程的相關問題：
1）i3 雙核4線程，和i5 4核4線程，是一回事嗎？
首先先說一下i3，i3是雙核，開了HT以后，變成4個邏輯核（4線程）。最新的Win10我不知道，但在Win7里面邏輯核是被顯示成物理核的，和i5一樣。那i3和i5一回事嗎？如果你覺得是一回事，那我上面的東東全都是白寫了。
i3是4個服務生兩個廚子，i5是4個服務生4個廚子，你覺得一樣嗎？？？？
2）那i5 4核4線程，相比較開了HT的i7（4核8線程）一樣嗎？
i5是4個服務生4個廚子。i7如果開了HT，是8個服務生4個廚子。當然從CPU利用率尤其是運行多進程/線程程序上面來看，是開了HT的i7好。
3）那i5 4核4線程，相比較關了HT的i7（4核4線程）一樣嗎？
i5是4個服務生4個廚子。i7如果關了HT，也是4個服務生4個廚子。乍一看差不多，至少在大廚（PU）、服務生（AS）的數量上打成平手。但是i7的單核處理能力要稍強於i5，也就是說i7的廚子是特級廚子，i5的廚子的一級廚子。所以其實i5和i7還是有差距，但是從理論上來說，差距並不是特別大。
總結：理論上來說，i3和i5的差距是相當的大。而i5和i7差距主要是廚子（PU）質量的好壞和多出的那4個服務生。其實差距並不是像i5-i3之間的差距那么大。
4）那對與同一個CPU，比如i7，開了HT有什么優點：
- 並行能力增強：處理多進程/線程的能力加強，對於支持多線程的游戲提供比較明顯。
- CPU利用率增高：一般理論上，總體性能提高差不多20%-30%。從這個角度上看，i3開啟了超線程，提高了20%-30%整體水平。但是，這就意味着能和i5打成平手了？？？ 如果這是真的話，i5也不要賣了。兩個大廚(i3)，不是我等拿個鞭子抽抽就能頂的上4個大廚(i5)的。。。。
5） 開HT有什么缺點
- 單核性能下降：
一般在5%-15%之間，主要表現在運行單線程程序。兩個AS的額外開銷比一個AS的開銷要大
比喻：只有一個客人來點餐，指定一號大廚，但你兩個服務生站在那兒，而這個客人可能就會過一下腦子，想想，我是找服務生1A呢，還是服務生1B呢？？ 這么一想，半分鍾過去了。。。是不是還不如只有一個服務生來的簡單。
所以現實中我們超算系統測試跑分的時候一般都是要HT關掉的，因為追求極限性能。現在最新的CPU可以做到5%-15%的性能損耗，而老的超線程CPU，比如10幾年前的老奔騰4/志強，我見過單核性能超過50%的性能損耗的，啟動HT的額外開銷極大。
- 電費增加，一般功耗平均上升30%。你多請的4個服務生，不用給工錢？？？
- 在核特別多的情況下，比如雙槽服務器
的情況下，容易發生擁塞。
比喻：試想一個超大的食堂，有56個服務員（雙CPU，28核，56線程至強E5系列CPU），來了幾百個人過來，是不是會亂了套？大家剛進食堂一開始都不知道該排哪個隊了（一般決定排哪個隊，是操作系統定下的）。（在操作系統的安排下）一個客人，把56個隊列一條一條地查一遍，看看哪條隊客人最少就排哪條。。。。
我想問的是，現實中你去食堂打飯，假設有56個隊，你會一條一條的檢查，找出人最少的隊，然后再做決定嗎？估計你56條隊查完，15分鍾過去了，你的小伙伴飯都吃完了。這時候，是不是我將隊伍減少到28個隊，對你來說會相對容易一些？（當然28隊也還還是夠累的）
- 老系統支持的差
比如老的Win2008，Win2000，對超線程支持比較差。
比喻：如果食堂比較空，沒人。這時候來了兩個客人A和B來訂餐，結果兩個人分別跑到同一個大廚的兩個服務生1A和1B上排隊（一般這都是操作系統干的好事），你能發現哪兒不對勁嗎？
正確的做法應該是A去一號大廚（1號物理核），B去二號大廚（2號物理核）。你讓A，B都擠到一號大廚那里，二號、三號、四號大廚啥事沒有，閑到死，有意義嗎？
其實問題就在於，操作系統不能分辨物理核和邏輯核。看那里有兩個服務生，兩個隊列，就以為有兩個大廚，所以把客人A和B分別打發到1A和1B去排隊，完全不知道后廚的實際情況 - 究竟有幾個大廚。