浅析FMT,CMT, SMT区别

• FMT(fine-grained multithreading)又叫交叉多线程或指令交错多线程

–       每个时钟周期都进行线程的切换，多个线程交替执行，同一个周期只从一个线程发射指令到功能部件

–       理论上，FMT通过有效的调度可以完全隐藏存储延时，即在存储操作完成之前不从同一个线程取指

• CMT(coarse-grained multithreading)又叫阻塞多线程或块交错多线程

–       连续执行一个线程的指令，直到遇到长延时操作才切换到另一个线程，也是同一个周期只能从一个线程发射指令

–       在线程切换发生之前，一个线程可以全速运行

–       CMT中的线程切换时机非常重要

• SMT(simultaneous multithreading) 同时多线程（SMT）

–       每个周期把来自多个线程的指令发射到多个功能部件去执行，已经没有线程切换的概念

–       能够同时开发单个应用中的指令级并行和多个应用间的线程级并行

–       Intel的超线程（Hyper-Threading，简称HT）技术就是SMT的一种变体，并被应用在Xeon处理器和Pentium4处理器中

下面对比他们的不同，以下图为例：

此图含义：从上到下为时钟周期，4个方块为4个发射槽。

　　FMT一个周期只允许一个线程发射指令。分析前2个时钟周期，第一个时钟周期线程4占有，它只发射一条指令，如 a=3;第二个时钟周期，切换到线程2，线程2发射2条可以并行执行的指令，如 a=b+c,d=e+f;之后切换到线程3...如此往复。

　　CMT个周期也只允许一个线程发射指令。但是与FMT不同的是只有遇到长延时操作才切换到另一个线程。故一个线程可以较长时间占有发射槽。

FMT和CMT通过线程切换可以隐藏存储延时，因此减少了发射槽的垂直浪费。但由于FMT和CMT在同一个时钟周期里只能从一个线程发射指令，因此指令级并行不足造成的水平浪费仍然存在。

　　SMT能够减少发射槽的水平浪费和垂直浪费（1）每个周期可以发射来自不同线程的指令去执行，通过线程级并行来弥补单线程指令级并行的不足，从而减少水平浪费（2）当某个线程因为长延时操作导致无法发射指令时，可以选择发射其他线程的指令，通过隐藏延时来减少垂直浪费,SMT的图分析不予赘述。