Алгоритм - Учебный центр

Версия сайта для слабовидящих
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Технология HT (Hyper-Threading).

Технология HT (Hyper-Threading).

Корпорация Intel реализовала технологию Hyper-Threading (НТ) еще в микроархитектуре Intel NetBurst (для процессоров Intel Pentium 4 и Intel Xeon) как инновационный способ обеспечения более высокой степени параллелизма на уровне потоков в процессорах для массовых систем. Но эта технология ограничена одним ядром, более эффективно использующим имеющиеся ресурсы для обеспечения лучшей поддержки многопоточности транзакций. Технология Hyper-Threading позволяет одному физическому процессору вести себя по отношению к операционной системе как два виртуальных процессора, поэтому Hyper-Threading обеспечивает более эффективную многозадачность и меньшее время отклика системы. Пользователи за счет улучшенной производительности могут выполнять несколько приложений одновременно, например, запустить игру и в фоновом режиме выполнять проверку на вирусы или кодирование видео. Технология HT означает более эффективное использование ресурсов процессора, более высокую пропускную способность и улучшенную производительность. Ключевое преимущество HT - ее способность выделять и перераспределять ресурсы процессора приложениям в тот момент, когда эти ресурсы им нужны. Используя способность многопоточных приложений исполнять разные потоки вычислений параллельно, технология HT повышает эффективность работы процессора, позволяя ему исполнять большее число инструкций за то же время.
Технология HT стала предшественницей двухъядерных и многоядерных процессоров. Технология многопоточности Hyper-Threading была создана корпорацией Intel в целях повышения производительности и эффективности серверных систем. Она дополнила традиционную многопроцессорность, обеспечивая более высокий параллелизм и запас производительности для программного обеспечения с поддержкой тредов. HT стала одной из форм синхронной многопотоковой технологии SMT, где множество потоков, создаваемых программными приложениями, могут выполняться одновременно на одном процессоре. Это достигается за счет дублирования архитектурного состояния при совместном использовании единого набора ресурсов процессора. Архитектурное состояние контролирует последовательность выполнения программы или треда, а ресурсы, необходимые для их выполнения, являются функциональными модулями процессора, реализующими то или иное действие: сложение, перемножение, загрузку и т. п.
При диспетчеризации тредов операционная система воспринимает два отдельных архитектурных состояния как два "логических" процессора. Программные приложения, способные работать с несколькими процессорами, могут без изменений выполняться на удвоенном числе логических процессоров, имеющихся в системе. Каждый логический процессор отвечает на прерывания независимо от других (в состав кристалла процессора добавлен контроллер прерываний APIC - Advanced Programmable Interrupt Controller - назначение которого обработка прерываний в мультипроцессорной системе). Первый логический процессор может отслеживать потоки одной программы, в то время как второй логический процессор занимается потоками другой программы. Поскольку оба процессора совместно используют единый набор ресурсов исполнения, второй тред может задействовать ресурсы, которые при обработке одного треда находились бы в простое. Результатом этого становится увеличение загрузки ресурсов исполнения в пределах каждого физического процессора. Такое улучшение использования ресурсов процессора приводит и к повышению пропускной способности при обработке многопоточных приложений. Например, один логический процессор может выполнять операции с плавающей точкой, а второй в то же время выполняет сложение и операцию загрузки. HT привносит дублирование регистров и назначение ресурсов потокам. При этом дублируются как видимые, так и внутренние (физические) регистры. Начальные стадии конвейера не меняются, однако атрибуты (биты, указывающие на принадлежность к определенному потоку), конечно же, присутствуют. Исполнительное ядро, включая все исполнительные устройства, также не изменяется - эти ресурсы разделяются между двумя потоками. Блок процессора, отвечающий за восстановление архитектурного состояния на основании выполненных внеочередным, спекулятивным образом микроопераций, работает последовательно (по потокам).
Технология HT расширяет возможности мультипроцессорных систем, поскольку операционная система может запланировать одновременное выполнение отдельных тредов не только на каждом физическом процессоре, но и одновременно на каждом логическом процессоре. Это улучшает общие характеристики системы, поскольку многочисленные треды могут быть отправлены на исполнение быстрее, учитывая, что системе доступно в два раза больше логических процессоров. При этом все они по-прежнему совместно используют один набор ресурсов для выполнения программ, поэтому применение еще одного физического процессора со своим собственным выделенным набором ресурсов выполнения в общем случае позволяет достичь более высоких уровней производительности. HT расширяет возможности многопроцессорности, обеспечивая более высокую степень параллелизма в расчете на каждый процессор, доступный системе.
Процессор, поддерживающий параллелизм на уровне потоков, может выполнять полностью обособленные потоки кода, например поток приложения и поток операционной системы или два потока одного приложения. Особенно большую выгоду извлекают из параллелизма на уровне потоков мультимедийные приложения, потому что многие их операции могут выполняться параллельно. По мере увеличения числа многопоточных приложений, использующих достоинства этой архитектуры, только многоядерные процессоры будут обеспечивать все новые и новые преимущества пользователям (многие процессоры Intel имели одинаковую микроархитектуру и использовали технологию Hyper-Threading). Многоядерные процессоры могут также улучшить работу пользователей в многозадачных средах, а именно при выполнении нескольких приложений, имеющих высокий приоритет, одновременно с несколькими фоновыми приложениями, например, с такими как антивирусное и защитное программное обеспечение, утилиты для беспроводной связи, управляющие программы и приложения, служащие для сжатия файлов, шифрования и синхронизации. К этой категории относятся и мультимедийные приложения, научные приложения и системы CAD/CAM.

Фирма AMD использовала технологию аналогичную Hyper-Threading в новом 64-ядерном и 128-поточном Threadripper 3990X, который уже доступен на рынке некоторое время. Процессор для высокопроизводительных рабочих станций – Ryzen Threadripper 3990X, станет максимальной моделью в семействе десктопных решений с микроархитектурой Zen 2.


Лицензия