你能做出这道小学生水平的应用题，就解决了计算机的一个大问题 | 科学DIY_风闻

【本文由公众号“把科学带回家”提供，ID：steamforkids】

今天有一个奇趣的小学生水平的应用题给你。不要小看这个问题，它背后的思想解决了计算机的一个大问题，成为了英特尔奔腾4处理器的核心技术。

一起来看看。

关键概念

超线程

材料和操作

这个问题是这样的。

小明、李雷和韩梅梅的妈妈因为很穷，只能给孩子们做烤面包当早饭吃。3个孩子都在人教版小学上学，吃完早饭要麻利地去学校上学。

但是因为妈妈很穷，只能买临保，甚至是过期的面包。孩子们要吃到两面都烤熟的面包才不会拉肚子，也不会挨饿。

同时，妈妈买不起烤面包机，只能用炭火给孩子们烤。而且炭火一次只能把面包的一面烤熟，而炭火炉很小，一次只能烤2片面包。

妈妈通过大量的实际操作发现，把1片面包的1面烤熟要1分钟。

现在问题来了。把3片面包的两面都烤熟，至少需要多久？

如果我告诉你，最少只需要3分钟。你能想出来，聪明的妈妈是怎么烤的嘛？

（下面的原理部分是答案和解析。）

原理

假设3片面包分别叫做A、B、C，它们分别有1和2两个面。面包A的正面叫做A1，反面叫做A2，以此类推。

按照一般人的思路，先把A和B两片面包的两面都烤熟，用去2分钟。然后再单独烤C，这样又要用去2分钟。怎么算都需要4分钟对吧？

怎样才能在3分钟内烤完呢？这就是在更少的时间里处理多任务的奥义了。关键在于，不要急于求成。

0-1分钟：

烤A1和B1。

第1分钟结束时，把B拿走，换C。此时，A1、B1烤熟了。

1-2分钟：

烤A2和C1。

第2分钟结束时，A的两面都已经熟了，拿走；B1和C1也熟了。把B翻过来，烤B2。

2-3分钟：

烤B2和C2。

第3分钟结束时，3片面包都烤好了，大功告成！

这个问题看起来就像小学生的智力题，但实际上利用它背后的逻辑，则可以提升计算机处理器的速度。

这种计算机技术，就叫做超线程（hyper-threading）。点我查看这么聪明的英特尔的一个价值5亿美金的黑历史。

超线程是英特尔在2002年发布的一种技术，应用在Xeon、奔腾4等处理器里。

用下面这个图可以解释 CPU里发生的事情。CPU里其实有好多调度单位，它们类似于一个个烤面包的烤位。

单线程（左），超线程（右）。不同颜色的方块表示不同的任务，灰色方块表示闲置的计算单位。

如果按照左边的处理法，就等同于4分钟的那种烤法：在烤C面包时，另一边的烤位白白浪费了。左图里灰色的调度单位相当于闲置的烤位，没有执行任何任务。所以在浪费了这么多调度单位的情况下，完成两个任务（黑色和绿色）的时间就比较长。

但是在超线程（右图）的情况下，绿色的任务穿插在黑色的任务里，大部分的调度单位都被同时有效利用，类似于3分钟的烤面包法，两边的烤位随时都在烤面包，大部分烤位没有被浪费，所以2个任务总体完成时间更短。

在超线程技术出现前，CPU只能同时处理一个线程，就像左边的那种方法。

但是超线程让CPU可以同时进行2个及以上的线程，在更短的时间里完成更多的任务，大大提升了计算机的计算效率。根据英特尔的说法，超线程可以让CPU的性能提升30%。

不过，超线程也不是对所有类型的任务都有效。那些比较大的软件，比如影片编辑就可以有效利用超线程技术来提高效率。但是如果是编辑图像、浏览器软件等小任务，那么超线程 CPU 的效率就处于劣势了。

你妈问你，为什么做一会儿作业就要刷一会儿剧，你可以向她科普超线程的原理，告诉她这样你可以在更少的时间里做更多的作业，看更多的剧叻。