Hyperketjuttaminen

Hyperthreading (virallisesti nimeltään hyper-threading-tekniikka , HTT tai HT ) on Intelin kehittämä teknologia parantaakseen omien prosessoriensa suorituskykyä. Siitä tuli historiallisesti ensimmäinen täysimittainen samanaikaisen monisäikeisyyden käsitteen toteutus ( englanniksi simultaneous  multithreading , SMT ), joka luotiin supersäikeistystekniikan kehittämisessä ( englanniksi supersäikeistys  , joka toteutti väliaikaisen monisäikeistyksen ). Kun hypersäikeistys on otettu käyttöön, käyttöjärjestelmä määrittää yhden fyysisen prosessorin ytimen kahdeksi erilliseksi loogiseksi ytimeksi. Tietyissä työkuormissa hypersäikeistyksen käyttö voi lisätä prosessorin suorituskykyä. Tekniikan ydin: "hyödyllisen työn" ( englanniksi hyödyllinen työ ) siirto ei-aktiivisiin johtolaitteisiin ( englanniksi execution units ).   

Aluksi tekniikkaa toteutettiin yhden ytimen Xeon -palvelinprosessoreissa (helmikuu 2002) ja yksiytimisissä pöytätietokoneiden Pentium 4 -prosessoreissa (marraskuu 2002) [1] . Ensimmäisessä moniytimisissä Intel-prosessoreissa, mukaan lukien Core 2 -sarja (Core 2 Duo, Core 2 Quad), tekniikkaa ei otettu käyttöön; Vuodesta 2008 lähtien moniytimisprosessoreja on tuettu myös Nehalem ( Core i7 ) -arkkitehtuurissa, myöhemmin tuki ilmestyi Itanium [2] , Atom [3] ja kaikkiin Xeon-sarjoihin.

Kuinka se toimii

Hyperthreading-tekniikkaa tukeva prosessoriydin voi tallentaa kahden suoritussäikeen tilan kerralla , sisältää yhden rekisterijoukon ja yhden keskeytysohjaimen ( APIC ) jokaista loogista ydintä kohden. Käyttöjärjestelmän kannalta tämä näyttää siltä, ​​että sillä on kaksi loogista ydintä . Jokaisella loogisella ytimellä on omat rekisterit ja keskeytysohjain ( APIC ). Fyysisen ytimen muut elementit ovat yhteisiä kaikille loogisille ytimille.

Esimerkiksi kun fyysinen ydin suorittaa ensimmäisen loogisen ytimen käskysäiettä, käskyvirran suoritus keskeytyy jostakin seuraavista syistä:

• prosessorin välimuistia käytettäessä tapahtui virhe ;
• virheellinen haaraennuste on tehty ;
• odotetaan edellisen ohjeen tulosta.

Fyysinen ydin ei ole lepotilassa, vaan siirtää ohjauksen toisen loogisen ytimen komentovirtaan. Näin ollen, kun yksi looginen ydin odottaa esimerkiksi dataa muistista , toinen looginen ydin käyttää fyysisen ytimen laskentaresursseja [4] .

Suorituskyky

Tekniikan edut ovat:

• kyky ajaa useita säikeitä samanaikaisesti ( monisäikeinen koodi );
• vasteajan lyheneminen;
• palvelimen palvelemien käyttäjien määrän kasvu .

Intelin mukaan hyperthreadingin käyttöönoton jälkeen Pentium 4:ssä ja Xeonissa 2001-2002:

• suulakepinta-ala ja tehonkulutus kasvoivat ensimmäisessä toteutuksessa alle 5 % [5] [6] ;
• suorituskyky parani 15–30 % joissakin tehtävissä [7] [6]
• nopeuden lisäys oli 30 % [8] verrattuna vastaaviin Pentium 4 -prosessoreihin , jotka eivät tue hypersäikeistystä;

Suorituskyvyn lisäys vaihtelee sovelluksesta toiseen. Jotkut ohjelmat voivat jopa toimia hitaammin. Tämä johtuu ensisijaisesti Pentium 4 -prosessorien " toistojärjestelmästä " ,  joka vie tarvittavat laskentaresurssit, minkä vuoksi muut säikeet alkavat "nälkä" [9] [10] .

Muistiinpanot

1. ↑ Intel Pentium 4 3,06 GHz -prosessorit "hyper-threading"-tekniikalla . X-bit-laboratoriot. Haettu 4. kesäkuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 31. toukokuuta 2014. (määrätön)
2. ↑ Itanium-prosessorit, joissa on Hyper-threading-tuki . Haettu 20. toukokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 12. syyskuuta 2015. (määrätön)
3. ↑ Atom-prosessorit, joissa on Hyper-threading-tuki . Haettu 20. toukokuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 12. syyskuuta 2015. (määrätön)
4. ↑ Tietolomake arkistoitu alkuperäisestä 24. helmikuuta 2008.  (eng.) "hyper-threading" -tekniikka Intelin verkkosivustolla .
5. ↑ Hyper-Threading Technology // Intel Technology Journal Volume 06 Issue 01 (14. helmikuuta 2002), ISSN 1535766X s.7 "Tämä Hyper-Threading-teknologian toteutus lisäsi alle 5 % suhteelliseen sirun kokoon ja maksimitehovaatimuksiin"
6. ↑ 1 2 Hyper-Threading-tekniikan tehokkuuden määrittäminen sovelluksella , arkistoitu 5. helmikuuta 2015 Wayback Machinessa // Intel, 28. huhtikuuta 2011
7. ↑ Hyper-Threading Technology // Intel Technology Journal Volume 06 Issue 01 (14. helmikuuta 2002), ISSN 1535766X, s. 14: "Intel Xeon MP -prosessorin, jossa on Hyper-Threading -tekniikkaa, mitattu suorituskyky osoittaa suorituskykyä jopa 30 %:sta tämän tekniikan yleiset palvelinsovellusten vertailuarvot.
8. ↑ Yhteenveto: Joissain tapauksissa P4 3.0HT voi jopa päihittää 3,6 GHz:n version: Yksi suoritin kaksoistoiminnassa: P4 3,06 GHz Hyper-Threading-tekniikalla . Tomshardware.com (14. marraskuuta 2002). Haettu: 5. huhtikuuta 2011. (määrätön)
9. ↑ Keruchenko Y., Malich Y., Levchenko V. Toisto: Netburst-ytimen toiminnan tuntemattomat piirteet Arkistoitu 24. elokuuta 2011. // F-center.ru, 2005
10. ↑ Vatutin E.I., Titov V.S. "Hyper-threading" -tekniikan toteutuksen ominaisuudet Intel "Pentium 4" -prosessoreissa esimerkkinä erityyppisten koodien suorittamisesta Arkistoitu 11. tammikuuta 2012 Wayback Machinessa , 2005

Linkit

• Hyper-Threading ( MSDN )  (venäjä)
• Teknologiakatsaus Intelin verkkosivuilla  (venäjäksi)
• Intel® 64 ja IA-32 Architectures -ohjelmistokehittäjän käsikirja, osa 1 , osa 2.2.8. "Intel® hyper-threading -tekniikka" (253665-039US, toukokuu 2011)
• Hyper-threading-teknologian arkkitehtuuri ja mikroarkkitehtuuri // artikkeli "hyper-threading"-teknologiasta Intel Technology Journalin vuoden 2002 ensimmäisen neljänneksen numerossa ( kopio )
• Hyperthreading-tekniikka "Netburst"-mikroarkkitehtuurissa // IEEE micro, osa 23, numero 2, maaliskuu 2003, s. 56-65 doi:10.1109/MM.2003.1196115
• Onko Hyper-Threading välttämätön peleissä? // TestLabs.kz, 15.03.2013