Hiperthreading

Hyperthreading (numit oficial tehnologie hyper-threading , HTT sau HT ) este o tehnologie dezvoltată de Intel pentru a îmbunătăți performanța propriilor procesoare . A devenit din punct de vedere istoric prima implementare cu drepturi depline a conceptului de multithreading simultan ( în engleză  simultaneous multithreading , SMT ), creată în dezvoltarea tehnologiei super-threading ( în engleză super -  threading , care a implementat multithreading temporar ). După ce hyperthreading este activat, un nucleu de procesor fizic este definit de sistemul de operare ca două nuclee logice separate. În anumite sarcini de lucru, utilizarea hyperthreading-ului poate crește performanța procesorului. Esența tehnologiei: transferul „muncă utilă” ( muncă utilă în limba engleză  ) către dispozitive executive inactive ( unități de execuție în limba engleză ).  

Inițial, tehnologia a fost implementată în procesoare server Xeon single-core (februarie 2002) și procesoare desktop Pentium 4 single-core (noiembrie 2002) [1] . În primele procesoare Intel multi-core, inclusiv seria Core 2 (Core 2 Duo, Core 2 Quad), tehnologia nu a fost implementată; Din 2008, procesoarele multi-core au fost suportate și în arhitectura Nehalem ( Core i7 ), ulterior a apărut suport în seria Itanium [2] , Atom [3] și în toate seriile Xeon.

Cum funcționează

Un nucleu de procesor care acceptă tehnologia hyperthreading poate stoca starea a două fire de execuție simultan , conține un set de registre și un controler de întrerupere ( APIC ) pentru fiecare nucleu logic. Pentru sistemul de operare, acest lucru pare să aibă două nuclee logice. Fiecare nucleu logic are propriul său set de registre și un controler de întrerupere ( APIC ). Elementele rămase ale nucleului fizic sunt comune tuturor nucleelor ​​logice.

De exemplu, atunci când nucleul fizic execută firul de instrucțiuni al primului nucleu logic, execuția fluxului de instrucțiuni este suspendată din unul dintre următoarele motive:

• a existat o pierdere la accesarea memoriei cache a procesorului ;
• a fost făcută o predicție incorectă a ramurilor ;
• se așteaptă rezultatul instrucțiunii anterioare.

Nucleul fizic nu va fi inactiv, dar va transfera controlul fluxului de comandă al celui de-al doilea nucleu logic. Astfel, în timp ce un nucleu logic așteaptă, de exemplu, date din memorie , resursele de calcul ale nucleului fizic vor fi utilizate de al doilea nucleu logic [4] .

Performanță

Avantajele tehnologiei sunt:

• capacitatea de a rula mai multe fire în același timp ( cod cu mai multe fire );
• scăderea timpului de răspuns;
• creșterea numărului de utilizatori deserviți de server .

Potrivit Intel, după implementarea hyperthreading-ului în Pentium 4 și Xeon 2001-2002:

• suprafața matriței și consumul de energie în prima implementare au crescut cu mai puțin de 5% [5] [6] ;
• performanța a crescut cu 15–30% în unele sarcini [7] [6]
• creșterea vitezei a fost de 30% [8] comparativ cu procesoarele Pentium 4 similare care nu acceptă hyperthreading;

Câștigul de performanță variază de la aplicație la aplicație. Unele programe pot rula chiar mai lent. Acest lucru se datorează în primul rând „ sistemului de reluare ” al  procesoarelor Pentium 4, care ocupă resursele de calcul necesare, motiv pentru care alte fire încep să „fomete” [9] [10] .

Note

1. ↑ Procesoare Intel Pentium 4 3,06 GHz cu tehnologie „hyper-threading” . laboratoare X-bit. Preluat la 4 iunie 2014. Arhivat din original la 31 mai 2014. (nedefinit)
2. ↑ Procesoare Itanium cu suport Hyper-threading . Preluat la 20 mai 2015. Arhivat din original la 12 septembrie 2015. (nedefinit)
3. ↑ Procesoare Atom cu suport Hyper-threading . Preluat la 20 mai 2015. Arhivat din original la 12 septembrie 2015. (nedefinit)
4. ↑ Fișă de date Arhivată din original pe 24 februarie 2008.  (eng.) tehnologia „hyper-threading” pe site-ul Intel .
5. ↑ Hyper-Threading Technology // Intel Technology Journal Volumul 06 Numărul 01 (14 februarie 2002), ISSN 1535766X p.7 „Această implementare a tehnologiei Hyper-Threading a adăugat mai puțin de 5% la dimensiunea relativă a cipului și la cerințele maxime de putere”
6. ↑ 1 2 Cum se determină eficiența tehnologiei Hyper-Threading cu o aplicație Arhivată 5 februarie 2015 la Wayback Machine // Intel, 28 aprilie 2011
7. ↑ Tehnologia Hyper-Threading // Intel Technology Journal Volumul 06 Numărul 01 (14 februarie 2002), ISSN 1535766X p.14: „Performanța măsurată pe procesorul Intel Xeon MP cu tehnologie Hyper-Threading arată câștiguri de performanță de până la 30% pe benchmark-uri comune ale aplicațiilor server pentru această tehnologie.
8. ↑ Rezumat: În unele cazuri, P4 3.0HT poate depăși chiar versiunea de 3,6 GHz: CPU unic în funcționare duală: P4 3,06 GHz cu tehnologie Hyper-Threading . Tomshardware.com (14 noiembrie 2002). Preluat: 5 aprilie 2011. (nedefinit)
9. ↑ Keruchenko Y., Malich Y., Levchenko V. Replay: unknown features of the functioning of the Netburst core Arhivat la 24 august 2011. // F-center.ru, 2005
10. ↑ Vatutin E.I., Titov V.S. Caracteristici ale implementării tehnologiei „hyper-threading” în procesoarele Intel „Pentium 4” pe exemplul execuției diferitelor tipuri de cod Arhivat 11 ianuarie 2012 la Wayback Machine , 2005

Link -uri

• Hyper-Threading ( MSDN )  (rusă)
• Prezentare generală a tehnologiei pe site-ul Intel  (rusă)
• Manual pentru dezvoltatori de software pentru arhitecturi Intel® 64 și IA-32, volumul 1 , secțiunea 2.2.8. „Tehnologie Intel® hyper-threading” (253665-039US mai 2011)
• Arhitectura tehnologiei hiper-threading și microarhitectura // articol despre tehnologia „hyper-threading” în numărul Q1, 2002 al Intel Technology Journal ( copie )
• Tehnologia Hyperthreading în microarhitectura „Netburst” // IEEE micro, volumul 23, numărul 2, martie 2003, pp. 56-65 doi:10.1109/MM.2003.1196115
• Este Hyper-Threading necesar în jocuri? // TestLabs.kz, 15.03.2013