Intel Hyper-Threading-Technologie. Noch einmal zum Thema Hyper Threading

Viele Intel-Prozessoren enthalten Module, die die Hyper-Threading-Technologie unterstützen, was nach der Idee der Entwickler dazu beitragen soll, die Leistung des Chips zu steigern und den PC insgesamt zu beschleunigen. Was sind die Besonderheiten dieser Lösung eines amerikanischen Konzerns? Wie können Sie Hyper-Threading nutzen?

Technologiegrundlagen

Schauen wir uns einige wichtige Informationen zum Thema Hyper-Threading an. Was ist das für eine Technologie? Es wurde von Intel entwickelt und erstmals 2001 der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Zweck seiner Erstellung bestand darin, die Serverleistung zu steigern. Das beim Hyper-Threading implementierte Hauptprinzip ist die Verteilung der Prozessorberechnungen auf mehrere Threads. Darüber hinaus ist dies auch dann möglich, wenn nur ein Kern auf dem entsprechenden Chiptyp installiert ist (wenn wiederum zwei oder mehr davon vorhanden sind und die Threads im Prozessor bereits verteilt sind, ergänzt die Technologie diesen Mechanismus erfolgreich).

Die Sicherstellung des Betriebs des Haupt-PC-Chips innerhalb mehrerer Threads erfolgt durch die Erstellung von Kopien der Architekturzustände bei Berechnungen. Dabei werden die gleichen Ressourcen auf dem Chip verwendet. Wenn die Anwendung die entsprechende Funktion verwendet, werden praktisch wichtige Vorgänge viel schneller ausgeführt. Wichtig ist auch, dass die betreffende Technologie vom Ein-/Ausgabesystem des Computers – dem BIOS – unterstützt wird.

Hyper-Threading aktivieren

Sofern der im PC verbaute Prozessor den entsprechenden Standard unterstützt, wird dieser in der Regel automatisch aktiviert. In einigen Fällen müssen Sie jedoch die erforderlichen Aktionen manuell ausführen, damit die Hyper-Threading-Technologie funktioniert. Wie aktiviere ich es? Sehr einfach.

Sie müssen die Haupt-BIOS-Schnittstelle aufrufen. Dazu müssen Sie gleich zu Beginn des Computerstarts die Entf-Taste drücken, manchmal F2, F10, seltener auch andere Tasten, aber die gewünschte Taste erscheint immer in einer der Textzeilen, die unmittelbar nach dem Einschalten auf dem Bildschirm angezeigt werden den PC. In der BIOS-Schnittstelle müssen Sie das Hyper-Threading-Element finden: In Versionen des I/O-Systems, die es unterstützen, befindet es sich normalerweise an prominenter Stelle. Nachdem Sie die entsprechende Option ausgewählt haben, drücken Sie die Eingabetaste, aktivieren Sie sie und markieren Sie sie als Aktiviert. Wenn dieser Modus bereits eingestellt ist, funktioniert die Hyper-Threading-Technologie. Sie können alle Vorteile nutzen. Nachdem Sie die Technologie in den Einstellungen aktiviert haben, sollten Sie alle Einträge im BIOS speichern, indem Sie Save and Exit Setup wählen. Danach wird der Computer in einem Modus neu gestartet, in dem der Prozessor mit Hyper-Theading-Unterstützung läuft. Hyper-Threading wird auf ähnliche Weise deaktiviert. Dazu müssen Sie im entsprechenden Punkt eine andere Option auswählen – Deaktiviert – und die Einstellungen speichern.

Nachdem wir untersucht haben, wie man Hyper-Threading aktiviert und diese Technologie deaktiviert, schauen wir uns ihre Funktionen genauer an.

Prozessoren mit Hyper-Threading-Unterstützung

Der erste Prozessor, auf dem das betreffende Konzept des Unternehmens umgesetzt wurde, war einigen Quellen zufolge der Intel Xeon MP, auch bekannt als Foster MP. Dieser Chip ähnelt in einigen architektonischen Komponenten dem Pentium 4, auf dem die betreffende Technologie ebenfalls nachträglich implementiert wurde. Anschließend wurde die Multi-Threaded-Computing-Funktion auf Xeon-Serverprozessoren mit dem Prestonia-Kern eingeführt.

Wenn wir über die aktuelle Verbreitung von Hyper-Threading sprechen, welche „Prozessoren“ unterstützen es? Zu den beliebtesten Chips dieser Art gehören die der Core- und Xeon-Familien. Es gibt auch Informationen, dass ähnliche Algorithmen in Itanium- und Atom-Prozessoren implementiert sind.

Nachdem wir die grundlegenden Informationen über Hyper-Threading und die es unterstützenden Prozessoren untersucht haben, werden wir die bemerkenswertesten Fakten zur Entwicklungsgeschichte der Technologie betrachten.

Entwicklungsgeschichte

Wie oben erwähnt, stellte Intel das betreffende Konzept im Jahr 2001 der Öffentlichkeit vor. Die ersten Schritte zur Entwicklung der Technologie wurden jedoch bereits Anfang der 90er Jahre unternommen. Ingenieure eines amerikanischen Unternehmens stellten fest, dass die Ressourcen der PC-Prozessoren bei der Durchführung einer Reihe von Vorgängen nicht vollständig ausgenutzt wurden.

Wie Intel-Experten berechnet haben, wird der Chip während der Arbeit am PC über längere Zeiträume – fast die meiste Zeit – von etwa 30 % nicht sehr aktiv genutzt. Die Meinungen der Experten zu dieser Zahl gehen sehr auseinander – manche halten sie für deutlich unterschätzt, andere stimmen der These der amerikanischen Entwickler voll und ganz zu.

Die meisten IT-Spezialisten waren sich jedoch einig, dass zwar nicht 70 % der Prozessorkapazität im Leerlauf sind, dies aber eine sehr erhebliche Menge ist.

Die Hauptaufgabe der Entwickler

Intel hat beschlossen, diesen Zustand durch einen qualitativ neuen Ansatz zur Sicherstellung der Effizienz der wichtigsten PC-Chips zu korrigieren. Es wurde vorgeschlagen, eine Technologie zu entwickeln, die eine aktivere Nutzung der Prozessorfunktionen ermöglichen würde. 1996 begannen Intel-Spezialisten mit der praktischen Entwicklung.

Nach dem Konzept des amerikanischen Unternehmens könnte der Prozessor bei der Verarbeitung von Daten aus einem Programm ungenutzte Ressourcen für die Arbeit mit einer anderen Anwendung (oder einer Komponente der aktuellen Anwendung, die jedoch eine andere Struktur aufweist und den Einsatz zusätzlicher Ressourcen erfordert) lenken. . Der entsprechende Algorithmus ging auch von einer effektiven Interaktion mit anderen PC-Hardwarekomponenten – RAM, Chipsatz und Programmen – aus.

Intel hat es geschafft, das Problem zu lösen. Die Technologie hieß ursprünglich Willamette. Im Jahr 1999 wurde es in die Architektur einiger Prozessoren eingeführt und mit den Tests begonnen. Bald erhielt die Technologie ihren modernen Namen – Hyper-Threading. Es ist schwer zu sagen, was genau es war – ein einfaches Rebranding oder radikale Anpassungen der Plattform. Weitere Fakten zum Auftritt der Technologie in der Öffentlichkeit und ihrer Umsetzung in verschiedenen Modellen von Intel-Prozessoren sind uns bereits bekannt. Zu den heute gebräuchlichen Entwicklungsnamen gehört Hyper-Threading-Technologie.

Überlegungen zur Technologiekompatibilität

Wie gut ist die Unterstützung der Hyper-Threading-Technologie in Betriebssystemen implementiert? Es kann festgestellt werden, dass es bei modernen Windows-Versionen keine Probleme geben wird, wenn der Benutzer die Vorteile der Intel Hyper-Threading-Technologie voll ausnutzt. Natürlich ist es auch sehr wichtig, dass die Technologie vom Ein-/Ausgabesystem unterstützt wird – das haben wir oben gesagt.

Software- und Hardwarefaktoren

Bei älteren Versionen des Betriebssystems – Windows 98, NT und dem relativ veralteten XP – ist die ACPI-Unterstützung eine notwendige Voraussetzung für die Kompatibilität mit Hyper-Threading. Wenn es nicht im Betriebssystem implementiert ist, werden nicht alle Berechnungsthreads, die von den entsprechenden Modulen gebildet werden, vom Computer erkannt. Beachten Sie, dass Windows XP insgesamt die Nutzung der Vorteile der jeweiligen Technologie gewährleistet. Es ist außerdem äußerst wünschenswert, dass Multithreading-Algorithmen in Anwendungen implementiert werden, die vom PC-Besitzer verwendet werden.

Manchmal kann ein PC erforderlich sein – wenn darauf Prozessoren mit Hyper-Threading-Unterstützung installiert sind, statt derer, die ursprünglich darauf installiert waren und nicht mit der Technologie kompatibel waren. Allerdings wird es wie bei Betriebssystemen keine besonderen Probleme geben, wenn dem Nutzer ein moderner PC zur Verfügung steht oder zumindest einer, der den Hardwarekomponenten der ersten Hyper-Threading-Prozessoren entspricht, wie oben erwähnt, implementiert in Die Core-Linie und daran angepasste Chipsätze auf Motherboards unterstützen die entsprechenden Funktionen des Chips vollständig.

Beschleunigungskriterien

Wenn der Computer auf der Ebene der Hardware- und Softwarekomponenten nicht mit Hyper-Threading kompatibel ist, kann diese Technologie theoretisch sogar seinen Betrieb verlangsamen. Dieser Sachverhalt hat dazu geführt, dass einige IT-Spezialisten an den Erfolgsaussichten der Intel-Lösung zweifeln. Sie entschieden, dass es sich nicht um einen Technologiesprung handelte, sondern um einen Marketingtrick, der dem Konzept des Hyper-Threadings zugrunde liegt, das aufgrund seiner Architektur nicht in der Lage ist, einen PC wesentlich zu beschleunigen. Doch die Zweifel der Kritiker wurden von den Intel-Ingenieuren schnell ausgeräumt.

Die Grundvoraussetzungen für den erfolgreichen Einsatz der Technologie sind also:

Hyper-Threading-Unterstützung durch das I/O-System;

Kompatibilität des Motherboards mit dem Prozessor des entsprechenden Typs;

Technologieunterstützung durch das Betriebssystem und die darin ausgeführte spezifische Anwendung.

Sollte es bei den ersten beiden Punkten keine besonderen Probleme geben, kann es hinsichtlich der Programmkompatibilität mit Hyper-Threading dennoch zu Problemen kommen. Es kann jedoch festgestellt werden, dass eine Anwendung, die beispielsweise die Arbeit mit Dual-Core-Prozessoren unterstützt, nahezu garantiert mit der Technologie von Intel kompatibel ist.

Zumindest gibt es Studien, die eine Leistungssteigerung von an Dual-Core-Chips angepassten Programmen um ca. 15-18 % belegen, wenn auf dem Prozessor Intel Hyper Threading-Module laufen. Wir wissen bereits, wie man sie deaktiviert (falls der Benutzer Zweifel an der Zweckmäßigkeit der Verwendung der Technologie hat). Aber es gibt wahrscheinlich nur sehr wenige greifbare Gründe für ihr Erscheinen.

Praktischer Nutzen von Hyper-Threading

Hat die betreffende Technologie für Intel einen spürbaren Unterschied gemacht? Hierzu gibt es unterschiedliche Meinungen. Viele bemerken jedoch, dass die Hyper-Threading-Technologie so beliebt geworden ist, dass diese Lösung für viele Hersteller von Serversystemen unverzichtbar geworden ist und auch von normalen PC-Benutzern positiv aufgenommen wurde.

Hardware-Verarbeitung

Der Hauptvorteil der Technologie besteht darin, dass sie im Hardwareformat implementiert ist. Das heißt, der Großteil der Berechnungen wird innerhalb des Prozessors auf speziellen Modulen durchgeführt und nicht in Form von Softwarealgorithmen, die auf die Ebene des Hauptkerns des Chips übertragen werden – was eine Verringerung der Gesamtleistung des PCs bedeuten würde . Wie IT-Experten anmerken, ist es den Intel-Ingenieuren im Allgemeinen gelungen, das Problem zu lösen, das sie zu Beginn der Entwicklung der Technologie identifiziert hatten – den Prozessor effizienter zu machen. Tatsächlich hat der Einsatz von Hyper-Threading, wie Tests gezeigt haben, bei der Lösung vieler für den Anwender praktisch bedeutsamer Probleme die Arbeit deutlich beschleunigt.

Es ist festzuhalten, dass unter den 4 Mikroschaltungen diejenigen Mikroschaltungen, die mit Modulen zur Unterstützung der betreffenden Technologie ausgestattet waren, deutlich effizienter arbeiteten als die ersten Modifikationen. Dies drückte sich vor allem in der Fähigkeit des PCs aus, im echten Multitasking-Modus zu funktionieren – wenn mehrere verschiedene Arten von Windows-Anwendungen geöffnet sind und es äußerst unerwünscht ist, dass aufgrund des erhöhten Verbrauchs von Systemressourcen durch einen von ihnen die Geschwindigkeit anderer abnimmt .

Gleichzeitige Lösung verschiedener Probleme

Somit sind Prozessoren, die Hyper-Threading unterstützen, besser geeignet als Chips, die nicht damit kompatibel sind, um beispielsweise gleichzeitig einen Browser auszuführen, Musik abzuspielen und mit Dokumenten zu arbeiten. Alle diese Vorteile kommen für den Anwender in der Praxis natürlich nur dann zum Tragen, wenn die Soft- und Hardwarekomponenten des PCs ausreichend mit dieser Betriebsart kompatibel sind.

Erleben Sie Nr. 1. Ein Thread

Abb.2 Einzelthread-Lesung

Die maximale Geschwindigkeit beträgt 213563 Megabyte pro Sekunde. Der Wendepunkt liegt bei einer Blockgröße von etwa 32 Kilobyte.

Erlebnis Nr. 2. 16 Threads auf 4 Prozessoren, Hyper-Threading deaktiviert

Abb. 3 Lesen in sechzehn Threads. Die Anzahl der verwendeten logischen Prozessoren beträgt vier

Hyper-Threading ist deaktiviert. Die maximale Geschwindigkeit beträgt 797598 Megabyte pro Sekunde. Der Wendepunkt liegt bei einer Blockgröße von etwa 32 Kilobyte. Wie erwartet erhöhte sich die Geschwindigkeit im Vergleich zum Lesen mit einem Thread um etwa das Vierfache, basierend auf der Anzahl der arbeitenden Kerne.

Erlebnis Nr. 3. 16 Threads auf 8 Prozessoren, Hyper-Threading aktiviert

Abb.4 Lesen in sechzehn Threads. Die Anzahl der verwendeten logischen Prozessoren beträgt acht

Hyper-Threading ist aktiviert. Die maximale Geschwindigkeit beträgt 800.722 Megabyte pro Sekunde; durch die Aktivierung von Hyper-Threading stieg sie fast nicht an. Der große Nachteil ist, dass der Wendepunkt bei einer Blockgröße von etwa 16 Kilobyte auftritt. Durch die Aktivierung von Hyper-Threading wurde die maximale Geschwindigkeit leicht erhöht, aber der Geschwindigkeitsabfall tritt jetzt bei der Hälfte der Blockgröße auf – etwa 16 Kilobyte, sodass die Durchschnittsgeschwindigkeit deutlich gesunken ist. Dies ist nicht überraschend, da jeder Kern über einen eigenen L1-Cache verfügt, während die logischen Prozessoren desselben Kerns ihn gemeinsam nutzen.

Schlussfolgerungen

Die untersuchte Operation lässt sich recht gut auf einem Mehrkernprozessor skalieren. Gründe: Jeder Kern enthält seinen eigenen L1- und L2-Cache, die Zielblockgröße ist vergleichbar mit der Cachegröße und jeder Thread arbeitet mit seinem eigenen Adressbereich. Für akademische Zwecke haben wir diese Bedingungen in einem synthetischen Test geschaffen, da wir erkannt haben, dass reale Anwendungen normalerweise weit von einer idealen Optimierung entfernt sind. Aber die Aktivierung von Hyper-Threading hatte selbst unter diesen Bedingungen negative Auswirkungen: Bei einer leichten Erhöhung der Spitzengeschwindigkeit kommt es zu einem erheblichen Verlust der Verarbeitungsgeschwindigkeit von Blöcken, deren Größe zwischen 16 und 32 Kilobyte liegt.

15.03.2013

Die Hyper-Threading-Technologie erschien erschreckenderweise schon vor mehr als 10 Jahren in Intel-Prozessoren. Und im Moment ist es ein wichtiger Bestandteil von Core-Prozessoren. Allerdings ist die Frage nach der Notwendigkeit von HT in Spielen noch nicht ganz geklärt. Wir haben uns entschieden, einen Test durchzuführen, um herauszufinden, ob Gamer einen Core i7 benötigen oder ob ein Core i5 besser ist. Und finden Sie auch heraus, wie viel besser der Core i3 als der Pentium ist.

Die von Intel entwickelte und ausschließlich in den Prozessoren des Unternehmens eingesetzte Hyper-Threading-Technologie, beginnend mit dem denkwürdigen Pentium 4, ist derzeit eine Selbstverständlichkeit. Eine beträchtliche Anzahl von Prozessoren aktueller und früherer Generationen ist damit ausgestattet. Es wird in naher Zukunft zum Einsatz kommen.

Und man muss zugeben, dass die Hyper-Threading-Technologie nützlich ist und sich positiv auf die Leistung auswirkt, sonst würde Intel sie nicht nutzen, um seine Prozessoren innerhalb der Linie zu positionieren. Und zwar nicht als zweitrangiges Element, sondern als eines der wichtigsten, wenn nicht sogar das wichtigste. Um zu verdeutlichen, wovon wir sprechen, haben wir eine Tabelle erstellt, die eine einfache Bewertung des Segmentierungsprinzips von Intel-Prozessoren ermöglicht.

Wie Sie sehen, gibt es kaum Unterschiede zwischen Pentium und Core i3 sowie zwischen Core i5 und Core i7. Tatsächlich unterscheiden sich die i3- und i7-Modelle vom Pentium und i5 nur in der Größe des Third-Level-Cache pro Kern (die Taktfrequenz natürlich nicht mitgerechnet). Das erste Paar hat 1,5 Megabyte und das zweite Paar hat 2 Megabyte. Dieser Unterschied kann die Leistung von Prozessoren nicht grundsätzlich beeinflussen, da der Unterschied in der Cache-Größe sehr gering ist. Aus diesem Grund erhielten Core i3 und Core i7 Unterstützung für die Hyper-Threading-Technologie, die das Hauptelement darstellt, das diesen Prozessoren einen Leistungsvorteil gegenüber Pentium bzw. Core i5 ermöglicht.

Dadurch ermöglichen ein etwas größerer Cache und Hyper-Threading-Unterstützung deutlich höhere Preise für Prozessoren. Beispielsweise sind Prozessoren der Pentium-Reihe (ca. 10.000 Tenge) etwa doppelt so günstig wie Core i3 (ca. 20.000 Tenge), und dies trotz der Tatsache, dass sie physisch und auf Hardwareebene absolut identisch sind und dementsprechend , haben die gleichen Kosten . Der Preisunterschied zwischen Core i5 (ca. 30.000 Tenge) und Core i7 (ca. 50.000 Tenge) ist ebenfalls sehr groß, bei jüngeren Modellen jedoch weniger als doppelt so hoch.

Wie gerechtfertigt ist diese Preiserhöhung? Welchen echten Gewinn bietet Hyper-Threading? Die Antwort ist seit langem bekannt: Die Steigerung variiert, alles hängt von der Anwendung und ihrer Optimierung ab. Wir haben uns entschlossen zu prüfen, was HT in Spielen als einer der anspruchsvollsten „Haushalts“-Anwendungen leisten kann. Darüber hinaus ist dieser Test eine hervorragende Ergänzung zu unserem vorherigen Material zum Einfluss der Anzahl der Kerne im Prozessor auf die Spieleleistung.

Bevor wir mit den Tests fortfahren, sollten wir uns daran erinnern (oder herausfinden), was Hyper-Threading-Technologie ist. Wie Intel selbst bei der Einführung dieser Technologie vor vielen Jahren sagte, ist sie nicht besonders kompliziert. Tatsächlich ist zur Einführung von HT auf der physischen Ebene lediglich erforderlich, nicht einen Satz Register und einen Interrupt-Controller zu einem physischen Kern hinzuzufügen, sondern zwei. Bei Pentium-4-Prozessoren erhöhten diese zusätzlichen Elemente die Anzahl der Transistoren nur um fünf Prozent. In modernen Ivy-Bridge-Kernen (sowie Sandy Bridge und zukünftigem Haswell) erhöhen die zusätzlichen Elemente für selbst vier Kerne den Chip nicht einmal um 1 Prozent.

Zusätzliche Register und ein Interrupt-Controller gepaart mit Softwareunterstützung ermöglichen es dem Betriebssystem, nicht einen physischen Kern, sondern zwei logische zu sehen. Gleichzeitig erfolgt die Verarbeitung der vom System gesendeten Daten aus zwei Streams immer noch auf demselben Kern, jedoch mit einigen Funktionen. Einem Thread steht weiterhin der gesamte Prozessor zur Verfügung, sobald aber einige CPU-Blöcke frei werden und sich im Leerlauf befinden, werden diese sofort an den zweiten Thread übergeben. Dadurch war es möglich, alle Prozessorblöcke gleichzeitig zu nutzen und dadurch die Effizienz zu steigern. Wie Intel selbst angibt, kann die Leistungssteigerung unter idealen Bedingungen bis zu 30 Prozent betragen. Allerdings gelten diese Indikatoren nur für den Pentium 4 mit seiner sehr langen Pipeline; moderne Prozessoren profitieren weniger von HT.

Doch nicht immer sind ideale Bedingungen für Hyper-Threading gegeben. Und was am wichtigsten ist: Das schlechteste Ergebnis von HT ist nicht der fehlende Leistungszuwachs, sondern dessen Rückgang. Das heißt, unter bestimmten Bedingungen sinkt die Leistung eines Prozessors mit HT im Vergleich zu einem Prozessor ohne HT, da der Overhead der Thread-Aufteilung und Warteschlange den Gewinn aus der Verarbeitung paralleler Threads, der in diesem Fall möglich ist, deutlich übersteigt Fall. Und solche Fälle kommen viel häufiger vor, als Intel lieb ist. Darüber hinaus hat der langjährige Einsatz von Hyper-Threading die Situation nicht verbessert. Dies gilt insbesondere für Spiele, die sehr komplex sind und hinsichtlich der Datenberechnung und Anwendungen überhaupt nicht dem Standard entsprechen.

Um herauszufinden, welche Auswirkungen Hyper-Threading auf die Spieleleistung hat, verwendeten wir erneut unseren leidgeprüften Testprozessor Core i7-2700K und simulierten vier Prozessoren gleichzeitig, indem wir Kerne deaktivierten und HT ein-/ausschalteten. Herkömmlicherweise können sie als Pentium (2 Kerne, HT deaktiviert), Core i3 (2 Kerne, HT aktiviert), Core i5 (4 Kerne, HT deaktiviert) und Core i7 (4 Kerne, HT aktiviert) bezeichnet werden. Warum bedingt? Erstens, weil sie aufgrund einiger Merkmale nicht den realen Produkten entsprechen. Insbesondere führt das Deaktivieren von Kernen nicht zu einer entsprechenden Verringerung des Volumens des Third-Level-Cache – sein Volumen beträgt für alle 8 Megabyte. Darüber hinaus arbeiten alle unsere „bedingten“ Prozessoren mit der gleichen Frequenz von 3,5 Gigahertz, was noch nicht von allen Prozessoren der Intel-Reihe erreicht wurde.

Dies ist jedoch sogar zum Besseren, da wir dank der ständigen Änderung aller wichtigen Parameter den tatsächlichen Einfluss von Hyper-Threading auf die Spieleleistung ohne Bedenken herausfinden können. Und der prozentuale Leistungsunterschied zwischen unserem „bedingten“ Pentium und Core i3 wird nahe dem Unterschied zwischen echten Prozessoren liegen, vorausgesetzt, die Frequenzen sind gleich. Es sollte auch nicht verwirren, dass wir einen Prozessor mit Sandy-Bridge-Architektur verwenden, da unsere Effizienztests, die Sie im Artikel „Bare Performance – Untersuchung der Effizienz von ALUs und FPUs“ nachlesen können, gezeigt haben, dass der Einfluss von Hyper- Das Threading in den neuesten Generationen von Prozessorkernen bleibt unverändert. Höchstwahrscheinlich wird dieses Material auch für kommende Haswell-Prozessoren relevant sein.

Nun, es scheint, dass alle Fragen zur Testmethodik sowie zu den Betriebsfunktionen der Hyper-Threading-Technologie besprochen wurden, und daher ist es an der Zeit, zum Interessantesten überzugehen – den Tests.

Selbst in einem Test, in dem wir den Einfluss der Anzahl der Prozessorkerne auf die Spieleleistung untersuchten, stellten wir fest, dass der 3DMark 11 hinsichtlich der CPU-Leistung völlig entspannt ist und sogar auf einem Kern perfekt funktioniert. Hyper-Threading hatte den gleichen „mächtigen“ Einfluss. Wie Sie sehen, stellt der Test keine Unterschiede zwischen Pentium und Core i7 fest, von Zwischenmodellen ganz zu schweigen.

Metro 2033

Aber Metro 2033 hat das Aufkommen von Hyper-Threading deutlich bemerkt. Und sie reagierte negativ auf ihn! Ja, das stimmt: Die Aktivierung von HT in diesem Spiel wirkt sich negativ auf die Leistung aus. Ein kleiner Einfluss natürlich – 0,5 Bilder pro Sekunde bei vier physischen Kernen und 0,7 bei zwei. Aber diese Tatsache gibt allen Grund zu der Annahme, dass der Metro 2033 Pentium schneller ist als der Core i3 und der Core i5 besser als der Core i7. Dies ist eine Bestätigung dafür, dass Hyper-Threading seine Wirksamkeit nicht immer und nicht überall zeigt.

Crysis 2

Dieses Spiel zeigte sehr interessante Ergebnisse. Zunächst stellen wir fest, dass der Einfluss von Hyper-Threading bei Dual-Core-Prozessoren deutlich sichtbar ist – der Core i3 liegt fast 9 Prozent vor dem Pentium, was für dieses Spiel ziemlich viel ist. Sieg für HT und Intel? Eigentlich nicht, denn der Core i7 konnte im Vergleich zum deutlich günstigeren Core i5 keinen Zuwachs verzeichnen. Dafür gibt es aber eine vernünftige Erklärung: Crysis 2 kann nicht mehr als vier Datenströme nutzen. Aus diesem Grund sehen wir einen guten Anstieg beim Dual-Core mit HT – dennoch sind vier Threads, wenn auch logisch, besser als zwei. Auf der anderen Seite gab es keine Möglichkeit, zusätzliche Core-i7-Threads unterzubringen; vier physische Kerne reichten vollkommen aus. Basierend auf den Ergebnissen dieses Tests können wir also den positiven Einfluss von HT im Core i3 feststellen, der hier deutlich besser ist als der Pentium. Aber unter den Quad-Core-Prozessoren scheint der Core i5 wiederum eine vernünftigere Lösung zu sein.

Battlefield 3

Die Ergebnisse hier sind sehr seltsam. Wenn Battlefield im Test zur Anzahl der Kerne ein Beispiel für einen mikroskopischen, aber linearen Anstieg war, dann führte die Einbeziehung von Hyper-Threading zu Chaos in den Ergebnissen. Tatsächlich können wir sagen, dass der Core i3 mit seinen zwei Kernen und HT der Beste von allen war, sogar vor dem Core i5 und Core i7. Es ist natürlich seltsam, aber gleichzeitig lagen Core i5 und Core i7 wieder auf dem gleichen Niveau. Was dies erklärt, ist nicht klar. Höchstwahrscheinlich spielte hier die Testmethodik in diesem Spiel eine Rolle, die größere Fehler liefert als Standard-Benchmarks.

Im letzten Test erwies sich F1 2011 als eines der Spiele, bei denen die Anzahl der Kerne sehr kritisch ist, und überraschte uns auch in diesem Test erneut mit dem hervorragenden Einfluss der Hyper-Threading-Technologie auf die Leistung. Und auch hier funktionierte die Einbindung von HT, wie schon in Crysis 2, auf Dual-Core-Prozessoren sehr gut. Schauen Sie sich den Unterschied zwischen unserem herkömmlichen Core i3 und unserem Pentium an – er ist mehr als doppelt so groß! Es ist deutlich zu erkennen, dass dem Spiel deutlich zwei Kerne fehlen, und gleichzeitig ist sein Code so gut parallelisiert, dass der Effekt verblüffend ist. Mit vier physischen Kernen kann man dagegen nicht streiten – der Core i5 ist spürbar schneller als der Core i3. Aber auch hier zeigte der Core i7, wie schon in den vorherigen Spielen, nichts Herausragendes im Vergleich zum Core i5. Der Grund ist derselbe: Das Spiel kann nicht mehr als 4 Threads verwenden und der Overhead beim Ausführen von HT reduziert die Leistung des Core i7 unter das Niveau des Core i5.

Ein alter Krieger braucht Hyper-Threading genauso wenig wie ein Igel ein T-Shirt – sein Einfluss ist bei weitem nicht so deutlich spürbar wie in F1 2011 oder Crysis 2. Wir stellen jedoch immer noch fest, dass das Einschalten von HT auf einem Dual-Core-Prozessor brachte 1 zusätzlichen Rahmen. Dies reicht sicherlich nicht aus, um zu sagen, dass Core i3 besser als Pentium ist. Zumindest entspricht diese Verbesserung eindeutig nicht dem Preisunterschied dieser Prozessoren. Und der Preisunterschied zwischen Core i5 und Core i7 ist nicht einmal erwähnenswert, da sich der Prozessor ohne HT-Unterstützung erneut als schneller herausstellte. Und spürbar schneller – um 7 Prozent. Was auch immer man sagen mag, wir weisen erneut darauf hin, dass vier Threads das Maximum für dieses Spiel sind und HyperThreading in diesem Fall dem Core i7 nicht hilft, sondern behindert.

In der Vergangenheit haben wir über die Simultaneous Multi-Threading (SMT)-Technologie gesprochen, die in Intel-Prozessoren zum Einsatz kommt. Und obwohl ursprünglich der Codename „Jackson Technology“ als mögliche Option angegeben wurde, kündigte Intel seine Technologie letzten Herbst auf dem IDF-Forum offiziell an. Der Codename Jackson wurde durch das passendere Hyper-Threading ersetzt. Um zu verstehen, wie die neue Technologie funktioniert, benötigen wir also einige Vorkenntnisse. Wir müssen nämlich wissen, was ein Thread ist und wie diese Threads ausgeführt werden. Warum funktioniert die Anwendung? Woher weiß der Prozessor, welche Operationen er mit welchen Daten durchführen soll? Alle diese Informationen sind im kompilierten Code der laufenden Anwendung enthalten. Und sobald die Anwendung einen Befehl oder Daten vom Benutzer empfängt, werden Threads sofort an den Prozessor gesendet, wodurch dieser als Reaktion auf die Anforderung des Benutzers ausführt, was er tun muss. Aus Sicht des Prozessors ist ein Thread eine Reihe von Anweisungen, die ausgeführt werden müssen. Wenn Sie in Quake III Arena von einem Projektil getroffen werden oder ein Microsoft Word-Dokument öffnen, werden dem Prozessor bestimmte Anweisungen gesendet, die er ausführen muss.

Der Bearbeiter weiß genau, wo er diese Anweisungen erhalten kann. Zu diesem Zweck ist ein selten erwähntes Register namens Program Counter (PC) konzipiert. Dieses Register zeigt auf die Stelle im Speicher, an der der nächste auszuführende Befehl gespeichert ist. Wenn ein Thread an den Prozessor gesendet wird, wird die Speicheradresse des Threads in diesen Programmzähler geladen, sodass der Prozessor genau weiß, wo er mit der Ausführung beginnen muss. Nach jedem Befehl wird der Wert dieses Registers erhöht. Dieser gesamte Prozess läuft, bis der Thread beendet wird. Am Ende der Thread-Ausführung wird die Adresse des nächsten auszuführenden Befehls in den Programmzähler eingetragen. Threads können sich gegenseitig unterbrechen, und der Prozessor speichert den Wert des Programmzählers auf dem Stapel und lädt einen neuen Wert in den Zähler. Allerdings gibt es bei diesem Prozess noch eine Einschränkung: Pro Zeiteinheit kann nur ein Thread ausgeführt werden.

Es gibt einen bekannten Weg, dieses Problem zu lösen. Es besteht darin, zwei Prozessoren zu verwenden – wenn ein Prozessor jeweils einen Thread ausführen kann, können zwei Prozessoren bereits zwei Threads in derselben Zeiteinheit ausführen. Beachten Sie, dass diese Methode nicht ideal ist. Es bringt viele andere Probleme mit sich. Einige sind Ihnen wahrscheinlich bereits bekannt. Erstens sind mehrere Prozessoren immer teurer als einer. Zweitens ist die Verwaltung zweier Prozessoren auch nicht so einfach. Vergessen Sie außerdem nicht die Aufteilung der Ressourcen zwischen den Prozessoren. Vor der Einführung des AMD 760MP-Chipsatzes teilten sich beispielsweise alle x86-Plattformen mit Multiprozessor-Unterstützung die gesamte Systembusbandbreite auf alle verfügbaren Prozessoren. Der Hauptnachteil ist jedoch ein anderer: Für solche Arbeiten müssen sowohl die Anwendung als auch das Betriebssystem selbst Multiprocessing unterstützen. Die Möglichkeit, die Ausführung mehrerer Threads auf Computerressourcen zu verteilen, wird oft als Multithreading bezeichnet. Gleichzeitig muss das Betriebssystem Multithreading unterstützen. Anwendungen müssen außerdem Multithreading unterstützen, um die Ressourcen Ihres Computers optimal zu nutzen. Bedenken Sie dies, wenn wir uns einen anderen Ansatz zur Lösung des Multithreading-Problems ansehen, die neue Hyper-Threading-Technologie von Intel.

Produktivität ist nie genug

Es wird immer viel über Effizienz gesprochen. Und das nicht nur im Unternehmensumfeld, bei einigen ernsthaften Projekten, sondern auch im Alltag. Sie sagen, dass Homo Sapiens die Fähigkeiten ihres Gehirns nur teilweise nutzen. Gleiches gilt für die Prozessoren moderner Computer.

Nehmen wir zum Beispiel den Pentium 4. Der Prozessor verfügt über insgesamt sieben Ausführungseinheiten, von denen zwei mit der doppelten Geschwindigkeit von zwei Operationen (Micro-Ops) pro Taktzyklus arbeiten können. Aber auf jeden Fall würden Sie kein Programm finden, das alle diese Geräte mit Anweisungen füllen könnte. Herkömmliche Programme begnügen sich mit einfachen Ganzzahlberechnungen und einigen Operationen zum Laden und Speichern von Daten, während Gleitkommaoperationen außer Acht gelassen werden. Andere Programme (z. B. Maya) belasten hauptsächlich Gleitkomma-Geräte mit Arbeit.

Um die Situation zu veranschaulichen, stellen wir uns einen Prozessor mit drei Ausführungseinheiten vor: einer arithmetischen Logikeinheit (Ganzzahl-ALU), einer Gleitkommaeinheit (FPU) und einer Lade-/Speichereinheit (zum Schreiben und Lesen von Daten aus dem Speicher). Nehmen wir außerdem an, dass unser Prozessor jede Operation in einem Taktzyklus ausführen und Operationen gleichzeitig auf alle drei Geräte verteilen kann. Stellen wir uns vor, dass ein Thread mit den folgenden Anweisungen zur Ausführung an diesen Prozessor gesendet wird:

Die folgende Abbildung veranschaulicht den Belastungsgrad der Aktoren (grau zeigt ein inaktives Gerät an, blau zeigt ein funktionierendes Gerät an):

Sie sehen also, dass in jedem Taktzyklus nur 33 % aller Aktoren genutzt werden. Diesmal bleibt die FPU komplett ungenutzt. Laut Intel nutzen die meisten IA-32 x86-Programme nicht mehr als 35 % der Ausführungseinheiten des Pentium 4-Prozessors.

Stellen wir uns einen anderen Thread vor und senden ihn zur Ausführung an den Prozessor. Diesmal besteht es aus den Vorgängen Laden von Daten, Hinzufügen und Speichern von Daten. Sie werden in der folgenden Reihenfolge ausgeführt:

Und auch hier beträgt die Belastung der Aktoren nur 33 %.

Ein guter Ausweg aus dieser Situation wäre Instruction Level Parallelism (ILP). In diesem Fall werden mehrere Anweisungen gleichzeitig ausgeführt, da der Prozessor in der Lage ist, mehrere parallele Ausführungseinheiten gleichzeitig zu füllen. Leider sind die meisten x86-Programme nicht ausreichend an ILP angepasst. Deshalb müssen wir andere Wege finden, um die Produktivität zu steigern. Wenn das System beispielsweise zwei Prozessoren gleichzeitig verwendet, könnten zwei Threads gleichzeitig ausgeführt werden. Diese Lösung wird Thread-Level-Parallelität (TLP) genannt. Diese Lösung ist übrigens recht teuer.

Welche anderen Möglichkeiten gibt es, die Leistungsfähigkeit moderner x86-Prozessoren zu steigern?

Hyper-Threading

Das Problem der unzureichenden Auslastung von Aktoren hat mehrere Gründe. Generell gilt: Wenn der Prozessor Daten nicht mit der gewünschten Geschwindigkeit empfangen kann (dies liegt an der unzureichenden Bandbreite des Systembusses und des Speicherbusses), werden die Aktoren nicht so effizient genutzt. Darüber hinaus gibt es noch einen weiteren Grund: die fehlende Parallelität auf Befehlsebene in den meisten Befehlsthreads.

Derzeit verbessern die meisten Hersteller die Geschwindigkeit von Prozessoren, indem sie die Taktrate und die Cache-Größe erhöhen. Natürlich kann man auf diese Weise die Leistung steigern, aber das Potenzial des Prozessors wird trotzdem nicht voll ausgeschöpft. Wenn wir mehrere Threads gleichzeitig ausführen könnten, könnten wir den Prozessor viel effizienter nutzen. Genau das ist die Essenz der Hyper-Threading-Technologie.

Hyper-Threading ist der Name einer Technologie, die es bisher außerhalb der x86-Welt gab: Simultaneous Multi-Threading (SMT). Die Idee hinter dieser Technologie ist einfach. Ein physischer Prozessor erscheint dem Betriebssystem als zwei logische Prozessoren, und das Betriebssystem erkennt den Unterschied zwischen einem SMT-Prozessor und zwei regulären Prozessoren nicht. In beiden Fällen leitet das Betriebssystem Threads weiter, als wäre es ein Dual-Prozessor-System. Darüber hinaus werden alle Probleme auf Hardwareebene gelöst.

In einem Prozessor mit Hyper-Threading verfügt jeder logische Prozessor über einen eigenen Registersatz (einschließlich eines separaten Programmzählers). Um die Technologie einfach zu halten, wird keine gleichzeitige Ausführung von Abruf-/Dekodierungsanweisungen in zwei Threads implementiert. Das heißt, solche Anweisungen werden einzeln ausgeführt. Es werden nur gewöhnliche Befehle parallel ausgeführt.

Die Technologie wurde letzten Herbst auf dem Intel Developer Forum offiziell angekündigt. Die Technologie wurde auf einem Xeon-Prozessor demonstriert, wobei das Rendering mit Maya durchgeführt wurde. In diesem Test schnitt der Xeon mit Hyper-Threading 30 % besser ab als der Standard-Xeon. Eine schöne Leistungssteigerung, aber das Interessanteste ist, dass die Technologie bereits in den Pentium 4- und Xeon-Kernen vorhanden ist, nur dass sie ausgeschaltet ist.

Die Technologie wurde noch nicht veröffentlicht, aber diejenigen unter Ihnen, die den 0,13-Mikrometer-Xeon gekauft und diesen Prozessor auf Platinen mit einem aktualisierten BIOS installiert haben, waren wahrscheinlich überrascht, eine Option im BIOS zum Aktivieren/Deaktivieren von Hyper-Threading zu sehen.

In der Zwischenzeit lässt Intel die Hyper-Threading-Option standardmäßig deaktiviert. Um es zu aktivieren, müssen Sie jedoch lediglich das BIOS aktualisieren. All dies gilt für Workstations und Server; was den PC-Markt betrifft, hat das Unternehmen in naher Zukunft keine Pläne für diese Technologie. Obwohl es möglich ist, bieten Motherboard-Hersteller die Möglichkeit, Hyper-Threading mithilfe eines speziellen BIOS zu aktivieren.

Es bleibt die sehr interessante Frage, warum Intel diese Option deaktiviert lassen möchte.

Tiefer in die Technologie eintauchen

Erinnern Sie sich an die beiden Threads aus den vorherigen Beispielen? Nehmen wir dieses Mal an, dass unser Prozessor mit Hyper-Threading ausgestattet ist. Mal sehen, was passiert, wenn wir versuchen, diese beiden Threads gleichzeitig auszuführen:

Wie zuvor zeigen blaue Rechtecke die Ausführung der Anweisung des ersten Threads an, und grüne Rechtecke zeigen die Ausführung der Anweisung des zweiten Threads an. Graue Rechtecke zeigen ungenutzte Ausführungsgeräte und rote Rechtecke weisen auf einen Konflikt hin, wenn zwei verschiedene Anweisungen aus verschiedenen Threads am selben Gerät ankommen.

Was sehen wir also? Die Parallelität auf Thread-Ebene schlug fehl – die Ausführungsgeräte wurden noch weniger effizient genutzt. Anstatt Threads parallel auszuführen, führt der Prozessor sie langsamer aus, als wenn er sie ohne Hyper-Threading ausführen würde. Der Grund ist ganz einfach. Wir haben versucht, zwei sehr ähnliche Threads gleichzeitig auszuführen. Schließlich bestehen beide aus Lade-/Speicheroperationen und Additionsoperationen. Wenn wir eine „Ganzzahl“-Anwendung und eine Gleitkomma-Anwendung parallel ausführen würden, wären wir in einer viel besseren Situation. Wie Sie sehen, hängt die Wirksamkeit von Hyper-Threading stark von der Art der Belastung des PCs ab.

Derzeit nutzen die meisten PC-Benutzer ihren Computer ungefähr so, wie in unserem Beispiel beschrieben. Der Prozessor führt viele sehr ähnliche Vorgänge aus. Leider treten bei ähnlichen Vorgängen zusätzliche Managementschwierigkeiten auf. Es gibt Situationen, in denen keine Aktoren des benötigten Typs mehr vorhanden sind und es glücklicherweise doppelt so viele Anweisungen wie üblich gibt. Wenn die Prozessoren von Heimcomputern die Hyper-Threading-Technologie verwenden würden, gäbe es in den meisten Fällen keine Leistungssteigerung, vielleicht sogar einen Rückgang von 0–10 %.

Auf Workstations bietet Hyper-Threading jedoch mehr Möglichkeiten, die Produktivität zu steigern. Andererseits kommt es aber auch auf die konkrete Nutzung des Computers an. Eine Workstation kann entweder ein High-End-Computer zur Verarbeitung von 3D-Grafiken oder einfach ein stark ausgelasteter Computer sein.

Die größte Leistungssteigerung durch den Einsatz von Hyper-Threading ist bei Serveranwendungen zu beobachten. Dies ist vor allem auf die große Vielfalt der an den Prozessor gesendeten Operationen zurückzuführen. Ein Datenbankserver, der Transaktionen verwendet, kann 20–30 % schneller laufen, wenn die Hyper-Threading-Option aktiviert ist. Etwas geringere Leistungssteigerungen sind auf Webservern und in anderen Bereichen zu beobachten.

Maximale Effizienz durch Hyper-Threading

Glauben Sie, dass Intel Hyper-Threading nur für seine Serverprozessorreihe entwickelt hat? Natürlich nicht. Wenn das der Fall wäre, würden sie den Chipplatz nicht auf ihren anderen Prozessoren verschwenden. Tatsächlich eignet sich die im Pentium 4 und Xeon verwendete NetBurst-Architektur perfekt für einen Kernel, der gleichzeitiges Multithreading unterstützt. Stellen wir uns noch einmal den Prozessor vor. Dieses Mal wird es einen weiteren Aktor haben – ein zweites Ganzzahlgerät. Schauen wir uns an, was passiert, wenn Threads von beiden Geräten ausgeführt werden:

Bei Verwendung des zweiten ganzzahligen Geräts trat der einzige Konflikt beim letzten Vorgang auf. Unser theoretischer Prozessor ähnelt in gewisser Weise dem Pentium 4. Er verfügt über bis zu drei Integer-Geräte (zwei ALUs und ein langsames Integer-Gerät für rotierende Schichten). Noch wichtiger ist, dass beide Pentium-4-Integer-Geräte mit doppelter Geschwindigkeit laufen können und zwei Mikrooperationen pro Taktzyklus ausführen. Dies wiederum bedeutet, dass jedes dieser beiden Pentium 4/Xeon-Integer-Geräte diese beiden Additionsoperationen von verschiedenen Threads in einem Taktzyklus ausführen könnte.

Aber das löst unser Problem nicht. Es würde wenig Sinn machen, dem Prozessor einfach zusätzliche Ausführungseinheiten hinzuzufügen, um die Leistung von Hyper-Threading zu steigern. Bezogen auf den Siliziumplatz wäre dies extrem teuer. Stattdessen schlug Intel den Entwicklern vor, Programme für Hyper-Threading zu optimieren.

Mit der HALT-Anweisung können Sie einen der logischen Prozessoren anhalten und so die Leistung von Anwendungen steigern, die nicht von Hyper-Threading profitieren. Die Anwendung wird also nicht langsamer ausgeführt, sondern einer der logischen Prozessoren wird angehalten und das System läuft auf einem logischen Prozessor – die Leistung ist dieselbe wie bei Computern mit einem Prozessor. Wenn die Anwendung dann entscheidet, dass sie von der Hyper-Threading-Leistung profitiert, nimmt der zweite logische Prozessor einfach seine Arbeit wieder auf.

Auf der Intel-Website gibt es eine Präsentation, die genau beschreibt, wie man programmiert, um das Beste aus Hyper-Threading herauszuholen.

Schlussfolgerungen

Obwohl wir alle sehr aufgeregt waren, als wir Gerüchte über Hyper-Threading in den Kernen aller modernen Pentium 4/Xeons hörten, wird es dennoch nicht für alle Fälle kostenlose Leistung geben. Die Gründe liegen auf der Hand und die Technologie hat noch einen langen Weg vor sich, bevor Hyper-Threading auf allen Plattformen, einschließlich Heimcomputern, zum Einsatz kommt. Und mit der Unterstützung der Entwickler kann die Technologie definitiv ein guter Verbündeter für Pentium 4, Xeon und Prozessoren der nächsten Generation von Intel sein.

Angesichts der aktuellen Einschränkungen und der verfügbaren Verpackungstechnologie scheint Hyper-Threading eine intelligentere Wahl für den Verbrauchermarkt zu sein als beispielsweise AMDs SledgeHammer-Ansatz – diese Prozessoren verwenden bis zu zwei Kerne. Und bis Verpackungstechnologien wie Bumpless Build-Up Layer ausgereift sind, können die Kosten für die Entwicklung von Multicore-Prozessoren unerschwinglich sein.

Es ist interessant zu beobachten, wie unterschiedlich sich AMD und Intel in den letzten Jahren entwickelt haben. Schließlich hat AMD einst praktisch Intel-Prozessoren kopiert. Mittlerweile haben Unternehmen grundlegend unterschiedliche Ansätze für zukünftige Prozessoren für Server und Workstations entwickelt. AMD hat tatsächlich einen sehr langen Weg zurückgelegt. Und wenn Sledge Hammer-Prozessoren tatsächlich zwei Kerne verwenden, ist eine solche Lösung leistungseffizienter als Hyper-Threading. Tatsächlich werden in diesem Fall nicht nur die Anzahl aller Aktuatoren verdoppelt, sondern auch die oben beschriebenen Probleme beseitigt.

Hyper-Threading wird den Mainstream-PC-Markt noch eine Weile nicht erreichen, aber mit guter Entwicklerunterstützung könnte es die nächste Technologie sein, die von der Serverebene auf Mainstream-PCs vordringt.

„...Und wir sind stolz und unser Feind ist stolz
Hand, vergiss Faulheit. Mal sehen,
Wer hat am Ende wessen Stiefel?
wird endlich die Knie beugen ...“
© Film „D“Artagnan und die drei Musketiere“

Vor einiger Zeit erlaubte sich der Autor, über das neue Paradigma von Intel Hyper Threading „ein wenig zu meckern“. Man muss Intel zugute halten, dass die Verwirrung des Autors nicht unbemerkt blieb. Daher wurde dem Autor Hilfe angeboten, um herauszufinden ( wie die Manager des Konzerns feinfühlig beurteilten) „echte“ Situation mit Hyper-Threading-Technologie. Nun, der Wunsch, die Wahrheit herauszufinden, kann nur gelobt werden. Ist das nicht richtig, lieber Leser? Zumindest klingt eine der Binsenweisheiten so: Stimmt, das ist gut. Nun, wir werden versuchen, im Einklang mit diesem Satz zu handeln. Darüber hinaus sind tatsächlich einige neue Informationen aufgetaucht.

Lassen Sie uns zunächst formulieren, was genau wir über die Hyper-Threading-Technologie wissen:

1. Diese Technologie soll die Effizienz des Prozessors steigern. Tatsache ist, dass nach Schätzungen von Intel die meiste Zeit nur 30 % funktionieren ( Dies ist übrigens eine ziemlich umstrittene Zahl, die Einzelheiten ihrer Berechnung sind unbekannt) aller Aktoren im Prozessor. Stimmen Sie zu, das ist ziemlich beleidigend. Und dass die Idee entstand, die restlichen 70 % irgendwie „zu addieren“, erscheint durchaus logisch ( Darüber hinaus leidet der Pentium 4-Prozessor selbst, in dem diese Technologie implementiert wird, nicht unter übermäßiger Leistung pro Megahertz). Daher muss der Autor zugeben, dass diese Idee durchaus sinnvoll ist.
2. Das Wesen der Hyper-Threading-Technologie besteht darin, dass während der Ausführung eines „Threads“ eines Programms inaktive Ausführungsgeräte mit der Ausführung eines anderen „Threads“ des Programms beginnen können ( oder „Fäden“ ein anderer Programme). Oder warten Sie beispielsweise beim Ausführen einer Befehlsfolge auf Daten aus dem Speicher, um eine andere Folge auszuführen.
3. Natürlich muss der Prozessor bei der Ausführung verschiedener „Threads“ irgendwie unterscheiden, welche Befehle zu welchem „Thread“ gehören. Das bedeutet, dass es einen Mechanismus gibt ( etwas Marke), dank derer der Prozessor unterscheidet, zu welchem „Thread“ die Befehle gehören.
4. Es ist auch klar, dass angesichts der geringen Anzahl von Allzweckregistern in der x86-Architektur ( insgesamt 8), jeder Thread hat seinen eigenen Satz von Registern. Dies ist jedoch keine Neuigkeit mehr; diese architektonische Einschränkung wird seit geraumer Zeit durch „Registerumbenennung“ umgangen. Mit anderen Worten: Es gibt viel mehr physische Register als logische Register. Im Pentium-III-Prozessor gibt es davon 40. Sicherlich ist diese Zahl beim Pentium 4 größer; der Autor hat keine Begründung ( abgesehen von Überlegungen zur „Symmetrie“:-) Man geht davon aus, dass es davon etwa Hunderte gibt. Über deren Anzahl konnten keine verlässlichen Angaben gefunden werden. Nach noch unbestätigten Angaben sind es 256. Anderen Quellen zufolge eine andere Zahl. Generell völlige Unsicherheit... Übrigens, Intels Position weiter Das Der Grund ist völlig unverständlich :-( Der Autor versteht nicht, was zu dieser Geheimhaltung geführt hat.
5. Es ist auch bekannt, dass der Programmierer eine spezielle „Pause“ einfügen muss, wenn mehrere „Threads“ dieselben Ressourcen beanspruchen oder einer der „Threads“ auf Daten wartet, um einen Leistungsabfall zu vermeiden. Befehl. Dies erfordert natürlich eine erneute Neukompilierung der Programme.
6. Es ist auch klar, dass es Situationen geben kann, in denen der Versuch, mehrere „Threads“ gleichzeitig auszuführen, zu einem Leistungsabfall führen kann. Da beispielsweise die Größe des L2-Cache nicht unendlich ist und aktive „Threads“ versuchen, den Cache zu laden, ist es möglich, dass ein solcher „Kampf um den Cache“ zu einem ständigen Löschen und Neuladen des Caches führt Daten im Second-Level-Cache.
7. Intel gibt an, dass bei der Optimierung von Programmen für diese Technologie der Gewinn bis zu 30 % betragen wird. ( Oder besser gesagt, Intel behauptet, dass bei heutigen Serveranwendungen und heutigen Systemen bis zu 30 %) Hm... Das ist mehr als genug Anreiz zur Optimierung.

Nun, wir haben einige Funktionen formuliert. Versuchen wir nun, einige Implikationen zu durchdenken ( wann immer möglich, basierend auf den uns bekannten Informationen). Was können wir sagen? Nun, zunächst müssen wir uns genauer ansehen, was uns genau geboten wird. Ist dieser Käse wirklich „kostenlos“? Lassen Sie uns zunächst herausfinden, wie genau die „gleichzeitige“ Verarbeitung mehrerer „Threads“ ablaufen wird. Was meint Intel übrigens mit dem Wort „Thread“?

Der Autor hat den Eindruck ( möglicherweise fehlerhaft), womit in diesem Fall ein Programmfragment gemeint ist, das ein Multitasking-Betriebssystem einem der Prozessoren eines Multiprozessor-Hardwaresystems zur Ausführung zuweist. "Warten!" Der aufmerksame Leser wird sagen: „Das ist eine der Definitionen! Was ist hier neu?“ Und nichts drin gegeben Der Autor erhebt bei dieser Frage keinen Anspruch auf Originalität. Ich würde gerne herausfinden, was Intel „original“ war :-). Nehmen wir es als Arbeitshypothese.

Als nächstes wird ein bestimmter Thread ausgeführt. Inzwischen ist der Befehlsdecoder ( übrigens völlig asynchron und nicht in den berüchtigten 20 Stufen von Net Burst enthalten) führt Sampling und Entschlüsselung durch ( mit allen Abhängigkeiten) V Mikroanweisungen. Hier muss geklärt werden, was der Autor mit dem Wort „asynchron“ meint – Tatsache ist, dass das Ergebnis des „Zusammenbruchs“ von x86-Befehlen in Mikroanweisungen im Entschlüsselungsblock auftritt. Jeder x86-Befehl kann in einen, zwei oder mehr Mikrobefehle dekodiert werden. Gleichzeitig werden in der Verarbeitungsphase Zusammenhänge geklärt und die notwendigen Daten über den Systembus bereitgestellt. Dementsprechend hängt die Arbeitsgeschwindigkeit dieses Blocks häufig von der Geschwindigkeit des Datenzugriffs aus dem Speicher ab und wird im schlimmsten Fall von dieser bestimmt. Es wäre logisch, es von der Pipeline zu „lösen“, in der tatsächlich Mikrooperationen durchgeführt werden. Dies geschah durch Platzieren eines Entschlüsselungsblocks Vor Trace-Cache. Was wollen wir damit erreichen? Und mit Hilfe dieser „Neuordnung der Blöcke“ erreichen wir etwas Einfaches: Wenn im Trace-Cache Mikroanweisungen zur Ausführung vorhanden sind, arbeitet der Prozessor effizienter. Im Gegensatz zur Rapid Engine arbeitet dieses Gerät natürlich mit der Prozessorfrequenz. Der Autor hatte übrigens den Eindruck, dass dieser Decoder so etwas wie ein Förderband mit einer Länge von bis zu 10–15 Stufen ist. Vom Abrufen der Daten aus dem Cache bis zum Erhalten des Ergebnisses gibt es also offenbar etwa 30 35 Stufen ( einschließlich Net Burst-Pipeline, siehe Microdesign Resources August 2000 Microprocessor Report Volume14 Archive8, Seite 12).

Der resultierende Satz von Mikroanweisungen wird zusammen mit allen gegenseitigen Abhängigkeiten in einem Trace-Cache im selben Cache gesammelt, der etwa 12.000 Mikrooperationen enthält. Groben Schätzungen zufolge ist die Quelle einer solchen Schätzung die Struktur des P6-Mikrobefehls; Tatsache ist, dass sich die Länge der Anweisungen grundsätzlich nicht dramatisch ändern wird ( Wenn man bedenkt, dass die Länge des Mikrobefehls zusammen mit den Servicefeldern etwa 100 Bit beträgt) Die Größe des Trace-Cache wird ermittelt aus 96 KB zu 120 KB!!! Jedoch! Vor diesem Hintergrund ist ein Datencache von großer Bedeutung 8 Der KB sieht irgendwie asymmetrisch aus :-)… und blass. Mit zunehmender Größe nehmen natürlich auch die Zugriffsverzögerungen zu ( Bei einer Erhöhung auf 32 KB betragen die Verzögerungen beispielsweise 4 statt zwei Taktzyklen). Aber ist die Geschwindigkeit des Zugriffs auf genau diesen Datencache wirklich so wichtig, dass eine Erhöhung der Latenz um 2 Taktzyklen ( vor dem Hintergrund der Gesamtlänge des gesamten Förderers) macht eine solche Volumensteigerung unrentabel? Oder liegt es einfach an der Zurückhaltung, die Kristallgröße zu erhöhen? Aber dann, als wir auf 0,13 Mikrometer umstiegen, bestand der erste Schritt darin, diesen speziellen Cache zu vergrößern ( kein Second-Level-Cache). Wer an dieser These zweifelt, sollte sich an den Übergang von Pentium zu Pentium MMX dank der Vergrößerung des First-Level-Cache erinnern verdoppelt Fast alle Programme erhielten eine Leistungssteigerung von 10 bis 15 %. Was können wir über den Anstieg sagen? vervierfachen (insbesondere angesichts der Tatsache, dass die Prozessorgeschwindigkeit auf 2 GHz und der Multiplikationsfaktor von 2,5 auf 20 gestiegen sind)? Unbestätigten Berichten zufolge wird in der nächsten Modifikation des Pentium4-Kerns (Prescott) der First-Level-Cache auf 16 oder 32 KB erhöht. Auch der Second-Level-Cache wird größer. Allerdings handelt es sich im Moment alles nur um Gerüchte. Ehrlich gesagt ist dies eine etwas verwirrende Situation. Obwohl wir einen Vorbehalt machen müssen, gibt der Autor voll und ganz zu, dass eine solche Idee durch einen bestimmten Grund behindert wird. Beispielsweise bestimmte Anforderungen an die Geometrie der Blockanordnung oder ein banaler Mangel an Freiraum in der Nähe des Förderers ( Es ist klar, dass es notwendig ist, den Datencache näher an der ALU anzuordnen).

Schauen wir uns den Prozess weiter an, ohne uns ablenken zu lassen. Die Pipeline läuft, damit die aktuellen Teams die ALU nutzen können. Es ist klar, dass FPU, SSE, SSE2 und andere im Leerlauf sind. Kein solches Glück, Hyper Threading kommt ins Spiel. Wenn die Registerumbenennungseinheit feststellt, dass Mikrobefehle zusammen mit Daten für den neuen Thread bereitstehen, weist sie dem neuen Thread einen Teil der physischen Register zu. Übrigens sind zwei Optionen möglich: Ein Block physischer Register ist für alle Threads gemeinsam oder für jeden separat. Gemessen an der Tatsache, dass in der Hyper-Threading-Präsentation von Intel der Registerumbenennungsblock nicht als zu ändernder Block aufgeführt ist, ist die erste Option ausgewählt. Ist das gut oder schlecht? Aus Sicht der Technologen ist das eindeutig gut, denn dadurch werden Transistoren eingespart. Aus Sicht der Programmierer ist es noch unklar. Wenn die Anzahl der physischen Register tatsächlich 128 beträgt, kann es bei einer vernünftigen Anzahl von Threads nicht zu einer „Registerknappheit“ kommen. Dann werden sie ( Mikroanweisungen) werden an den Scheduler gesendet, der sie tatsächlich an das Ausführungsgerät sendet ( wenn es nicht beschäftigt ist) oder „in die Warteschlange gestellt“, wenn dieser Aktor derzeit nicht verfügbar ist. Dadurch wird im Idealfall eine effizientere Nutzung vorhandener Aktoren erreicht. Zu diesem Zeitpunkt selbst CPU aus Sicht des Betriebssystems sieht aus wie zwei „logische“ Prozessoren. Hm... Ist wirklich alles so wolkenlos? Schauen wir uns die Situation genauer an: Ein Gerät ( wie Caches, Rapid Engine, Übergangsvorhersagemodul) sind beiden Prozessoren gemeinsam. Übrigens, Genauigkeit der Übergangsvorhersage davon höchstwahrscheinlich leicht wird leiden. Vor allem, wenn die gleichzeitig ausgeführten Threads nicht miteinander verbunden sind. Und ein Teil ( Beispielsweise ist der MIS-Mikrobefehlssequenzplaner eine Art ROM, das einen Satz vorprogrammierter Sequenzen gemeinsamer Operationen und eine RAT-Registerumbenennungstabelle enthält) Blöcke müssen sich dadurch unterscheiden, dass unterschiedliche Threads auf „verschiedenen“ Prozessoren laufen. Nach dem Weg ( von der Cache-Community) Daraus folgt, dass, wenn zwei Threads Cache-gierig sind ( Das heißt, die Vergrößerung des Caches hat einen großen Effekt), Das Durch die Verwendung von Hyper Threading kann die Geschwindigkeit sogar reduziert werden. Dies liegt daran, dass derzeit ein „wettbewerbsfähiger“ Mechanismus zum Kampf um den Cache implementiert wurde: Der derzeit „aktive“ Thread verdrängt den „inaktiven“. Der Caching-Mechanismus kann sich jedoch offenbar ändern. Es ist auch klar, dass die Geschwindigkeit ( Zumindest für jetzt) wird in den Anwendungen abnehmen, in denen es im ehrlichen SMP abgenommen hat. Beispielsweise zeigt SPEC ViewPerf in der Regel bessere Ergebnisse auf Einzelprozessorsystemen. Daher werden die Ergebnisse auf einem System mit Hyper-Threading wahrscheinlich geringer ausfallen als ohne. Tatsächlich können die Ergebnisse des praktischen Tests von Hyper Threading unter eingesehen werden.

Übrigens sind darüber Informationen ins Internet gelangt ALU im Pentium 4 16-Bit. Der Autor stand solchen Informationen zunächst sehr skeptisch gegenüber - man sagt, was haben die Neider gedacht :-). Und dann brachte mich die Veröffentlichung solcher Informationen im Micro Design Report zum Nachdenken: Was wäre, wenn es wahr wäre? Und obwohl Informationen dazu nicht direkt mit dem Thema des Artikels zusammenhängen, kann man ihnen kaum widerstehen :-). Soweit der Autor „ausreichend verstanden“ hat, geht es darum, dass die ALU tatsächlich 16-Bit ist. Ich betone Nur ALU. Dies hat nichts mit der Bitkapazität des Prozessors selbst zu tun. Also in einem halben Schlag ( es heißt tick, tick) ALU ( doppelte Frequenz, wie Sie sich erinnern) berechnet nur 16 Bit. Die zweiten 16 werden über den nächsten halben Schlag berechnet. Daher ist es übrigens leicht zu verstehen, dass die ALU doppelt so schnell sein muss – dies ist für das zeitnahe „Grinding“ von Daten notwendig. Somit werden in einem vollen Taktzyklus volle 32 Bit berechnet. Tatsächlich sind offenbar zwei Zyklen erforderlich, da die Bits „geklebt“ und „gelöst“ werden müssen, aber dieses Problem muss geklärt werden. Tatsächlich haben die Ausgrabungen (über die Sie ein eigenes Gedicht schreiben können) Folgendes ergeben: Jede ALU ist in zwei 16-Bit-Hälften geteilt. Der erste Halbzyklus verarbeitet 16 Bit zwei Zahlen und bilden Übertragsbits für die anderen Hälften. Die andere Hälfte beendet die Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt vorherige Zahlen. Zweiter Tick, erste Hälfte der ALU verarbeitet 16 Bits von nächste Zahlenpaare und bildet deren Übertragungen. Die zweite Hälfte verarbeitet die höchsten 16 Bit erstes Paar Zahlen und erhält ein fertiges 32-Bit-Ergebnis. Die Verzögerung beim Empfang eines Ergebnisses beträgt 1 Taktzyklus, aber dann gibt es alle halben Taktzyklus ein 32-Bit-Ergebnis. Ziemlich witzig und effektiv. Warum wurde dieses spezielle ALU-Modell ausgewählt? Offenbar schlägt Intel mit einer solchen Organisation mehrere Fliegen mit einer Klappe:

1. Es ist klar, dass eine 16-Bit-breite Pipeline einfacher zu übertakten ist als eine 32-Bit-breite Pipeline, einfach aufgrund des Vorhandenseins von Übersprechen und Co
2. Anscheinend hielt Intel ganzzahlige Berechnungsoperationen für ausreichend häufig, um die ALU zu beschleunigen, und nicht etwa die FPU. Es ist wahrscheinlich, dass bei der Berechnung der Ergebnisse ganzzahliger Operationen entweder Tabellen oder „übertragsakkumulierte“ Schemata verwendet werden. Zum Vergleich: Eine 32-Bit-Tabelle enthält 2E32 Adressen, d. h. 4 Gigabyte. Zwei 16-Bit-Tabellen sind 2x64 KB oder 128 Kilobyte groß. Spüren Sie den Unterschied! Und die Anhäufung von Bindestrichen in zwei 16-Bit-Abschnitten erfolgt schneller als in einem 32-Bit-Abschnitt.
3. Spart Transistoren und... Wärme. Schließlich ist es kein Geheimnis, dass all diese architektonischen Tricks hitzig sind. Anscheinend war es ziemlich groß (und vielleicht heim) Problem, was ist beispielsweise Thermal Monitor als Technologie wert! Schließlich besteht für eine solche Technologie als solche kein großer Bedarf; es ist natürlich schön, dass es sie gibt. Aber seien wir ehrlich – für eine ausreichende Zuverlässigkeit würde eine einfache Sperrung genügen. Da eine solch komplexe Technologie vorgesehen war, bedeutete dies, dass die Option ernsthaft in Betracht gezogen wurde, als solche Frequenzänderungen unterwegs zu den normalen Betriebsmodi gehörten. Oder vielleicht das wichtigste? Nicht umsonst gab es Gerüchte, dass der Pentium 4 mit einer deutlich größeren Anzahl an Aktoren geplant sei. Dann hätte das Hitzeproblem einfach zum Hauptproblem werden müssen. Oder besser gesagt, den gleichen Gerüchten zufolge hätte die Hitzefreisetzung bis dahin erfolgen sollen 150 W. Und dann ist es ganz logisch, Maßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass der Prozessor nur in Systemen mit normaler Kühlung „mit voller Kapazität“ arbeitet. Darüber hinaus glänzen die meisten Gehäuse „chinesischen“ Ursprungs nicht mit einem durchdachten Design unter dem Gesichtspunkt der Kühlung. Hm.... Wir haben einen langen Weg zurückgelegt :-)

Aber das alles ist nur Theorie. Gibt es heute Prozessoren, die diese Technologie nutzen? Essen. Das ist Xeon ( Prestonia) und XeonMP. Darüber hinaus ist es interessant, dass sich XeonMP von Xeon durch die Unterstützung von bis zu 4 Prozessoren unterscheidet ( Da Chipsätze wie IBM Summit bis zu 16 Prozessoren unterstützen, ist die Technik in etwa die gleiche wie beim ProFusion-Chipsatz) und das Vorhandensein eines in den Kernel integrierten Third-Level-Cache von 512 KB und 1 MB. Warum haben sie übrigens den Third-Level-Cache integriert? Warum wird der First-Level-Cache nicht erhöht?? Es muss einen vernünftigen Grund geben ... Warum wurde der Second-Level-Cache nicht vergrößert? Möglicherweise liegt der Grund darin, dass Advanced Transfer Cache eine relativ geringe Latenz benötigt. Und eine Erhöhung der Cache-Größe führt zu erhöhten Latenzen. Daher werden der Third-Level-Cache für den Kern und der Second-Level-Cache im Allgemeinen als Bus „dargestellt“. Nur ein Reifen :-). Der Fortschritt ist also offensichtlich – es wurde alles getan, um sicherzustellen, dass die Daten so schnell wie möglich in den Kern eingespeist werden ( und gleichzeitig wurde der Speicherbus weniger belastet).

Nun, es stellt sich heraus, dass es keine besonderen Engpässe gibt? Warum kann der Autor nicht „murren“? Ein Prozessor – und das Betriebssystem sieht zwei. Bußgeld! Zwei Prozessoren und das Betriebssystem sieht 4! Schönheit! Stoppen! Was für ein Betriebssystem funktioniert das mit 4 Prozessoren? Betriebssysteme von Microsoft, die mehr als zwei Prozessoren kosten, verstehen sich ganz anders Geld. Beispielsweise verstehen 2000 Professional, XP Professional und NT4.0 nur zwei Prozessoren. Und da diese Technologie derzeit für den Workstation-Markt gedacht ist ( und Server) und ist nur in den entsprechenden Prozessoren verfügbar – es stellt sich als verdammt anstößig heraus. Heutzutage können wir Prozessoren mit dieser Technologie nur verwenden, indem wir ein Dual-Prozessor-Board kaufen und installieren eins CPU. Je weiter man geht, desto seltsamer wird es, wie Alice im Wunderland zu sagen pflegte ... Das heißt, jemand, der diese Technologie nutzen möchte, ist einfach gezwungen, die Server- und Advanced Server-Versionen aktueller Betriebssysteme zu kaufen. Oh, und der „kostenlose“ Prozessor ist etwas teuer ... Es lohnt sich vielleicht hinzuzufügen, dass Intel derzeit aktiv mit Microsoft „kommuniziert“ und versucht, die Lizenzpolitik daran zu knüpfen körperlich Prozessor. Zumindest dem Dokument zufolge werden neue Betriebssysteme von Microsoft nach physischen Prozessoren lizenziert. Zumindest WindowsXP wird anhand der Anzahl der physischen Prozessoren lizenziert.

Selbstverständlich können Sie jederzeit auf Betriebssysteme anderer Hersteller zurückgreifen. Seien wir ehrlich – das ist kein besonders guter Ausweg aus der aktuellen Situation ... Man kann also das Zögern von Intel verstehen, das lange darüber nachgedacht hat, ob man diese Technologie nutzen soll oder nicht.

Nun, vergessen wir nicht eine ziemlich wichtige Schlussfolgerung: Die Verwendung von Hyper Threading kann sowohl zu Leistungssteigerungen als auch zu Leistungseinbußen führen. Nun, da wir bereits über das Verlieren gesprochen haben, versuchen wir zu verstehen, was nötig ist, um zu gewinnen: Und um zu gewinnen, ist es notwendig, dass sie über diese Technologie Bescheid wissen:

Motherboard-BIOS
Operationssystem (!!!)
Eigentlich die Anwendung selbst

Lassen Sie mich näher auf diesen Punkt eingehen. Der Punkt ist, dass das BIOS nicht das Problem ist. Wir haben das Betriebssystem etwas früher besprochen. Aber in den Threads, die beispielsweise Daten aus dem Speicher erwarten, müssen Sie einen speziellen Befehl eingeben Pause, um den Prozessor nicht zu verlangsamen; Denn ohne Daten ist der Thread in der Lage, bestimmte Aktoren zu blockieren. Und um diesen Befehl einzufügen, müssen Anwendungen neu kompiliert werden – das ist nicht gut, aber dank Intel hat sich mittlerweile jeder daran gewöhnt :-). Somit ist die Hauptsache ( laut Autor) Der Nachteil der Hyper-Threading-Technologie ist die Notwendigkeit einer regelmäßigen Kompilierung. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist eine solche Neukompilierung auf dem Weg ( und höchstwahrscheinlich auffälliger :-) wird die Leistung in „ehrlichen“ Dual-Prozessor-Systemen steigern und dies kann nur begrüßt werden. Es gibt übrigens bereits experimentelle Studien, die das bestätigen In den meisten Fällen handelt es sich um für SMP optimierte Programme Profitieren Sie von Hyper Threading von 15 % auf 18 %. Das ist ziemlich gut. Übrigens können Sie auch sehen, in welchen Fällen Hyper Threading zu einem Leistungsabfall führt.

Und zum Schluss versuchen wir uns vorzustellen, was sich ändern könnte ( verbessern) bei der Weiterentwicklung dieser Idee. Es liegt auf der Hand, dass die Entwicklung dieser Technologie in direktem Zusammenhang mit der Entwicklung des Pentium 4-Kerns steht. Stellen wir uns also mögliche Änderungen im Kern vor. Was steht als nächstes auf unserem Plan? 0,09-Mikron-Technologie, besser bekannt als 90 nm…. Der Autor neigt dazu zu glauben ( im Augenblick), dass die Entwicklung dieser Prozessorfamilie gleichzeitig in mehrere Richtungen gehen wird:

Dank eines „feineren“ technischen Prozesses wird die Prozessorfrequenz noch höher.
Hoffen wir, dass der Datencache vergrößert wird. Mindestens bis zu 32 KB.
Sie werden eine „ehrliche“ 32-Bit-ALU herstellen. Dadurch soll die Produktivität verbessert werden.
Erhöhen Sie die Systembusgeschwindigkeit ( Dies ist jedoch bereits in naher Zukunft).
Sie werden Dual-Channel-DDR-Speicher herstellen ( Auch hier ist die Wartezeit relativ kurz).
Vielleicht werden sie ein Analogon der x86-64-Technologie einführen, wenn diese Technologie ( Danke an AMD) wird Wurzeln schlagen. Gleichzeitig hofft der Autor mit aller Kraft, dass dieses Analogon mit x86-64 kompatibel sein wird. Hören Sie auf, Erweiterungen zu erstellen, die untereinander inkompatibel sind ... Auch hier wird Jerry Sanders für uns von Interesse sein, in dem er erklärte, dass AMD und Intel sich letztes Jahr auf eine gegenseitige Lizenzierung für alles außer dem Pentium4-Systembus geeinigt hätten. Bedeutet das, dass Intel x86-64 in den nächsten Pentium4-Kern (Prescott) einbauen wird und AMD Hyper-Threading in seine Prozessoren einbauen wird? Interessante Frage...
Möglicherweise wird die Anzahl der Aktoren erhöht. Allerdings ist dies, wie auch der vorherige, ein eher kontroverser Punkt, da er eine fast vollständige Neugestaltung des Kernels erfordert – und das ist ein langer und arbeitsintensiver Prozess.

Ich frage mich, ob die Idee des Hyper-Threadings weiterentwickelt wird? Tatsache ist, dass es quantitativ nirgendwo eine Weiterentwicklung gibt; es ist klar, dass zwei physische Prozessoren besser sind als drei logische. Ja, und die Positionierung wird nicht einfach sein ... Interessanterweise kann Hyper Threading auch bei der Integration von zwei ( oder mehr) Prozessoren pro Chip. Nun, mit qualitativen Veränderungen meint der Autor, dass das Vorhandensein einer solchen Technologie in gewöhnlichen Desktops dazu führen wird, dass die Mehrheit der Benutzer tatsächlich auf [fast] Dual-Prozessor-Rechnern arbeitet, was sehr gut ist. Das ist gut, weil solche Maschinen selbst unter hoher Last viel reibungsloser arbeiten und besser auf Benutzeraktionen reagieren. Das ist aus Sicht des Autors sehr gut.

Anstelle eines Nachworts

Der Autor muss zugeben, dass sich seine Einstellung gegenüber Hyper Threading während der Arbeit an dem Artikel mehrmals geändert hat. Als Informationen gesammelt und verarbeitet wurden, wurde die Einstellung entweder allgemein positiv oder umgekehrt :-). Im Moment können wir Folgendes schreiben:

Es gibt nur zwei Möglichkeiten, die Leistung zu verbessern: die Frequenz erhöhen und die Leistung pro Takt erhöhen. Und wenn die gesamte Pentium4-Architektur für den ersten Pfad ausgelegt ist, dann ist Hyper Threading nur der zweite. Unter diesem Gesichtspunkt ist es nur zu begrüßen. Hyper Threading hat auch mehrere interessante Konsequenzen, wie zum Beispiel: Änderung des Programmierparadigmas, Verbreitung von Multiprocessing für die breite Masse, Steigerung der Prozessorleistung. Es gibt jedoch einige „große Hindernisse“ auf diesem Weg, bei denen es wichtig ist, nicht „stecken zu bleiben“: der Mangel an normaler Unterstützung durch Betriebssysteme und, was am wichtigsten ist, die Notwendigkeit einer Neukompilierung ( und in einigen Fällen eine Änderung des Algorithmus) Anwendungen, damit sie die Vorteile von Hyper Threading voll ausnutzen können. Darüber hinaus würde das Vorhandensein von Hyper Threading es ermöglichen, das Betriebssystem und die Anwendungen tatsächlich parallel auszuführen und nicht in „Stücken“ einzeln, wie es derzeit der Fall ist. Vorausgesetzt natürlich, dass genügend freie Aktoren vorhanden sind.

Der Autor möchte seinen Dank hervorheben Maxim Lenya(auch bekannt als C.A.R.C.A.S.S.) und Ilja Vaitsman(auch bekannt als Stranger_NN) für die wiederholte und unschätzbare Unterstützung beim Schreiben des Artikels.
Ich möchte mich auch bei allen Forumsteilnehmern bedanken, die immer wieder wertvolle Kommentare geäußert haben.