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全虛擬化

我們以CPU為例。CPU的輸入是CPU指令。CPU執行時，會讀取CPU指令，改變寄存器和內存中的值。如果我們用軟件來模擬，是用一個程序而不是CPU硬件來讀取CPU指令，改變用內存表示的寄存器和內存中的值。在這個例子中，軟件模擬的是CPU，內存模擬的是寄存器。軟件讀取指令后，會讀取一張表，然后根據這個表來執行指令對應的操作。在CPU硬件中是沒有這張表的。讀取這張表又涉及到內存的訪問。因此，用軟件模擬的CPU會比真實的CPU慢許多個數量級。

像Vmware、VirtualBox這樣的虛擬化軟件在以前就是使用的全虛擬化。全虛擬化實現起來難度大，運行起來效率不高，但是它的兼容性很好，覆蓋面廣，可以虛擬化出幾乎所有的硬件。

虛擬化與多任務以及超線程有什么區別

一、實現方式不同

多任務是指在一個操作系統中多個程序同時并行運行，而在虛擬化技術中，則可以同時運行多個操作系統，而且每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的 CPU 或者是虛擬主機上;超線程技術只是單 CPU 模擬雙 CPU 來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的 CPU 是不能分離的，只能協同工作。

二、適用場景不同

虛擬化主要用于服務器的資源共享和利用，多任務則應用于每個用戶的計算機上，而超線程主要適用于單個處理器的性能提升。

三、執行方式不同

1、多任務執行方式有兩種：并發和并行

并發:在一段時間內交替去執行任務。

并行:對于多核cpu處理多任務，操作系統會給cpu的每個內核安排一個執行的軟件，多個內核是真正的一起執行軟件。這里需要注意多核cpu是并行的執行多任務，始終有多個軟件一起執行。

例如:對于單核cpu處理多任務,操作系統輪流讓各個軟件交替執行，假如:軟件1執行0.01秒，切換到軟件2，軟件2執行0.01秒，再切換到軟件3，執行0.01秒……這樣反復執行下去。表面上看，每個軟件都是交替執行的，但由于CPU的執行速度太快，感覺就像這些軟件都在同時執行一樣，這里需要注意單核cpu是并發的執行多任務的。

2、虛擬化的實現主要有兩種方式：全虛擬化和硬件支持的虛擬化

對于IO虛擬化來說，還有第三種，那就是半虛擬化。全、半這兩個字表示的是虛擬化和軟件、硬件的關系。全虛擬化表示的是整個虛擬化都是用軟件實現的，半虛擬化指的是整個虛擬化出來的硬件只有原有硬件的部分功能，硬件支持的虛擬化則是在硬件上深度集成對于虛擬化的支持。

3、超線程運作方式

每個單位時間內，一個單運行管線的CPU只能處理一個線程(操作系統：thread)，以這樣的單位進行，如果想要在一單位時間內處理超過一個線程是不可能的，除非是有兩個CPU的實體單元。雙核心技術是將兩個一樣的CPU放置于一個封裝內(或直接將兩個CPU做成一個芯片)，而英特爾的多線程技術是在CPU內部僅復制必要的資源、讓兩個線程可同時運行;在一單位時間內處理兩個線程的工作，模擬實體雙核心、雙線程運作。

Intel自Pentium開始引入超標量、亂序運行、大量的寄存器及寄存器重名、多指令解碼器、預測運行等特性;這些特性的原理是讓CPU擁有大量資源，并可以預先運行及平行運行指令，以增加指令運行效率，可是在現實中這些資源經常閑置;為了有效利用這些資源，就干脆再增加一些資源來運行第二個線程，讓這些閑置資源可執行另一個線程，而且CPU只要增加少數資源就可以模擬成兩個線程運作。