Hyperthreading

Hyperthreading (oficiálně nazývaná technologie hyper-threading , HTT nebo HT ) je technologie vyvinutá společností Intel ke zlepšení výkonu vlastních procesorů . Stal se historicky první plnohodnotnou implementací konceptu simultánního multithreadingu ( anglicky  simultaneous multithreading , SMT ), vzniklého ve vývoji technologie super-threading ( anglicky super  -threading , který implementoval dočasný multithreading ). Po povolení hyperthreadingu je jedno jádro fyzického procesoru definováno operačním systémem jako dvě samostatná logická jádra. Při určité zátěži může použití hyperthreadingu zvýšit výkon procesoru. Podstata technologie: přenos "užitečné práce" ( anglicky  užitečná práce ) na neaktivní výkonná zařízení ( anglicky  prováděcí jednotky ).

Zpočátku byla technologie implementována v jednojádrových serverových procesorech Xeon (únor 2002) a jednojádrových desktopových procesorech Pentium 4 (listopad 2002) [1] . V prvních vícejádrových procesorech Intel, včetně řady Core 2 (Core 2 Duo, Core 2 Quad), tato technologie implementována nebyla; Od roku 2008 jsou vícejádrové procesory podporovány také v architektuře Nehalem ( Core i7 ), následně se podpora objevila v řadách Itanium [2] , Atom [3] a všech Xeonech.

Jak to funguje

Procesorové jádro, které podporuje technologii hyperthreading, může ukládat stav dvou vláken najednou , obsahuje jednu sadu registrů a jeden řadič přerušení ( APIC ) pro každé logické jádro. Pro operační systém to vypadá, že má dvě logická jádra. Každé logické jádro má svou vlastní sadu registrů a řadič přerušení ( APIC ). Zbývající prvky fyzického jádra jsou společné pro všechna logická jádra.

Například, když fyzické jádro provádí instrukční vlákno prvního logického jádra, provádění toku instrukcí je pozastaveno z jednoho z následujících důvodů:

• došlo k chybě při přístupu k mezipaměti procesoru ;
• byla provedena nesprávná předpověď větve ;
• očekává se výsledek předchozí instrukce.

Fyzické jádro nebude nečinné, ale přenese řízení na příkazový tok druhého logického jádra. Zatímco tedy jedno logické jádro čeká například na data z paměti , výpočetní prostředky fyzického jádra využije druhé logické jádro [4] .

Výkon

Výhody technologie jsou:

• schopnost spouštět více vláken současně ( vícevláknový kód );
• snížení doby odezvy;
• zvýšení počtu uživatelů obsluhovaných serverem .

Podle Intelu po implementaci hyperthreadingu v Pentiu 4 a Xeonu 2001-2002:

• plocha matrice a spotřeba energie v první implementaci vzrostly o méně než 5 % [5] [6] ;
• výkon se u některých úkolů zvýšil o 15–30 % [7] [6]
• nárůst rychlosti byl 30 % [8] ve srovnání s podobnými procesory Pentium 4 , které nepodporují hyperthreading;

Nárůst výkonu se liší od aplikace k aplikaci. Některé programy mohou dokonce běžet pomaleji. Je to dáno především „ přehrávacím systémem“ procesorů  Pentium 4, který zabírá potřebné výpočetní zdroje, a proto ostatní vlákna začínají „hladovět“ [9] [10] .

Poznámky

1. ↑ Procesory Intel Pentium 4 3,06 GHz s technologií „hyper-threading“ . X-bitové laboratoře. Získáno 4. června 2014. Archivováno z originálu 31. května 2014. (neurčitý)
2. ↑ Procesory Itanium s podporou Hyper-threading . Získáno 20. 5. 2015. Archivováno z originálu 12. 9. 2015. (neurčitý)
3. ↑ Procesory Atom s podporou Hyper-threading . Získáno 20. 5. 2015. Archivováno z originálu 12. 9. 2015. (neurčitý)
4. ↑ Datasheet Archivováno z originálu 24. února 2008.  (eng.) technologie „hyper-threading“ na webu Intel .
5. ↑ Technologie Hyper-Threading // Intel Technology Journal Volume 06 Issue 01 (14. února 2002), ISSN 1535766X str. 7 „Tato implementace technologie Hyper-Threading přidala méně než 5 % k relativní velikosti čipu a maximálním požadavkům na napájení“
6. ↑ 1 2 Jak určit efektivitu technologie Hyper-Threading s aplikací Archivováno 5. února 2015 na Wayback Machine // Intel, 28. dubna 2011
7. ↑ Technologie Hyper-Threading // Intel Technology Journal Volume 06 Issue 01 (14. února 2002), ISSN 1535766X str. 14: „Měřený výkon na procesoru Intel Xeon MP s technologií Hyper-Threading ukazuje nárůst výkonu až o 30 % na běžné serverové aplikační benchmarky pro tuto technologii.
8. ↑ Shrnutí: V některých případech může P4 3.0HT dokonce porazit verzi 3,6 GHz: Jediný CPU v duálním provozu: P4 3,06 GHz s technologií Hyper-Threading . Tomshardware.com (14. listopadu 2002). Staženo: 5. dubna 2011. (neurčitý)
9. ↑ Keruchenko Y., Malich Y., Levchenko V. Replay: neznámé rysy fungování jádra Netburst Archivováno 24. srpna 2011. // F-center.ru, 2005
10. ↑ Vatutin E.I., Titov V.S. Vlastnosti implementace technologie "hyper-threading" v procesorech Intel "Pentium 4" na příkladu provádění různých typů kódu Archivováno 11. ledna 2012 na Wayback Machine , 2005

Odkazy

• Hyper-Threading ( MSDN )  (ruština)
• Přehled technologie na webu Intel  (ruština)
• Příručka pro vývojáře softwaru Intel® 64 a IA-32 Architectures, svazek 1 , část 2.2.8. "Technologie Intel® hyper-threading" (253665-039US květen 2011)
• Architektura a mikroarchitektura technologie hyper-threading // článek o technologii "hyper-threading" ve vydání Intel Technology Journal z 1. čtvrtletí 2002 ( kopie )
• Technologie hyperthreading v mikroarchitektuře "Netburst" // IEEE micro, svazek 23, vydání 2, březen 2003, str. 56-65 doi:10.1109/MM.2003.1196115
• Je Hyper-Threading ve hrách nezbytný? // TestLabs.kz, 15.03.2013