CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。在虛擬化技術(shù)中，可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；而超線程技術(shù)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(xié)同工作。
虛擬化有兩種實施方式：純軟件虛擬化方式和硬件輔助虛擬化方式。純軟件虛擬化存在很多限制。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機監(jiān)視器)來與硬件進(jìn)行通信，由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。這一額外的通信層需要進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以通過提供到物理資源(如處理器、內(nèi)存、存儲、顯卡和網(wǎng)卡等)的接口，模擬硬件環(huán)境。這種轉(zhuǎn)換必然會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，客戶操作系統(tǒng)的支持受到虛擬機環(huán)境的能力限制，這會阻礙特定技術(shù)的部署，如64位客戶操作系統(tǒng)。在純軟件解決方案中，軟件堆棧增加的復(fù)雜性意味著，這些環(huán)境難于管理，因而會加大確保系統(tǒng)可靠性和安全性的困難。
而硬件方式則是指CPU的虛擬化技術(shù)，支持虛擬技術(shù)的CPU帶有特別優(yōu)化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，VMM會很容易提高性能，相比軟件的虛擬實現(xiàn)方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術(shù)可提供基于芯片的功能，借助兼容VMM軟件能夠改進(jìn)純軟件解決方案。由于虛擬化硬件可提供全新的架構(gòu)，支持操作系統(tǒng)直接在上面運行，從而無需進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，減少了相關(guān)的性能開銷，極大簡化了VMM設(shè)計，進(jìn)而使VMM能夠按通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫，性能更加強大。另外，在純軟件VMM中，目前缺少對64位客戶操作系統(tǒng)的支持，而隨著64位處理器的不斷普及，這一嚴(yán)重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技術(shù)除支持廣泛的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之外，還支持64位客戶操作系統(tǒng)。
虛擬化技術(shù)是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支持，例如VMM軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術(shù)，在配合VMM的軟件情況下，也會比完全不支持虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)有更好的性能。
