Jaka jest różnica między hiperwątkowością a wieloma rdzeniami?

W rozmowie z administratorem sieci wspomniałem, że mój komputer jest dwurdzeniowy. Powiedział mi, że tak nie jest. Przywołałem menedżera zadań, przeszedłem do zakładki wydajności i pokazałem mu, że istnieją dwa osobne wykresy wykorzystania procesora. W domu mam czterordzeniową maszynę i ma ona cztery wykresy. Powiedział, że na tej konkretnej maszynie są dwa wykresy z powodu hiperwątkowości. Kiedyś miałem procesor pentium 4 z bardzo krótkim wątkiem, ale nigdy w pełni nie rozumiałem, co to znaczy. Jaka jest różnica między hiperwątkowością a dwurdzeniowym? A jak powiedzieć, który masz?

Hiperwątkowość ujawnia wiele rdzeni logicznych dla jednego fizycznego rdzenia procesora. Mówiąc najprościej, hiperwątkowość sprawia, że przełączanie kontekstu jest bardziej wydajne dla każdego rdzenia procesora.

Z drugiej strony dwurdzeniowe układy faktycznie mają dwa fizyczne rdzenie procesora, które mogą wykonywać różne procesy jednocześnie.

Istnieją również inne wielordzeniowe układy, które mają wiele więcej niż dwa rdzenie, i - jak wspomniał Svish - najnowsze oferty wielordzeniowe Intela również obsługują hiperwątkowanie na wszystkich rdzeniach.

Możesz użyć narzędzia do identyfikacji procesora, takiego jak CPU-Z, aby określić liczbę posiadanych rdzeni. Jak widać w dolnej części zrzutu ekranu, procesor w tym przypadku ma 2 rdzenie fizyczne. Jeśli liczba wątków jest większa niż liczba rdzeni, włącza się Hyper-Threading. Do tej pory wszystkie procesory zorientowane na konsumenta z hiperwątkowością mają 2 wątki na rdzeń, więc jeśli HT jest włączony, liczba wątków będzie dwa razy większa niż liczba rdzeni.

Jeśli masz procesor Intel, możesz zamiast tego pobrać narzędzie Intel ID procesora .

Hiperwątkowość polega na tym, że twój procesor udaje, że ma 2 fizyczne rdzenie procesora, ale ma tylko 1 i dodatkowe śmieci.

Chodzi o to, że wiele razy podczas wykonywania kodu w procesorze występują części bezczynności procesora. Uwzględniając dodatkowy zestaw rejestrów procesora, procesor może zachowywać się tak, jakby miał dwa rdzenie, a tym samym używać wszystkich części procesora równolegle. Gdy oba rdzenie muszą używać jednego elementu procesora, jeden rdzeń oczywiście czeka. Dlatego nie może zastąpić dwurdzeniowych i takich procesorów.

Zobacz także: To pytanie

Hyperthreading jest tańszą i wolniejszą alternatywą niż posiadanie podwójnych rdzeni

Intel Manual Volume 3 System Programming Guide - 325384-056US wrzesień 2015 8,7 "Intel Hyper-Threading Technology ARCHITEKTURA" opisuje HT krótko. Zawiera następujący schemat:

TODO jest wolniejszy o ile procent średnio w rzeczywistych aplikacjach?

Hyperthreading jest możliwy, ponieważ współczesne pojedyncze rdzenie procesorów wykonują już wiele instrukcji jednocześnie za pomocą potoku instrukcji https://en.wikipedia.org/wiki/Instruction_pipelining

Potok instrukcji jest rozdziałem funkcji wewnątrz jednego rdzenia, aby zapewnić, że każda część obwodu jest używana w danym momencie: czytanie pamięci, instrukcje dekodowania, wykonywanie instrukcji itp.

Hyperthreading oddziela funkcje dalej za pomocą:

• pojedynczy backend, który faktycznie uruchamia instrukcje za pomocą potoku.

  Dwurdzeniowy ma dwa backendy, co tłumaczy większy koszt i wydajność.

• dwa interfejsy, które pobierają dwa strumienie instrukcji i porządkują je w taki sposób, aby zmaksymalizować wykorzystanie potokowego pojedynczego zaplecza przez unikanie zagrożeń .

  Dwurdzeniowy miałby również 2 interfejsy, po jednym dla każdego backendu.

  Zdarzają się przypadki skrajne, w których zmiana kolejności instrukcji nie przynosi żadnych korzyści, dzięki czemu hiperwątkowanie jest bezużyteczne. Ale powoduje znaczną poprawę średniej.

Dwa hiperwątki w jednym rdzeniu współużytkują kolejne poziomy pamięci podręcznej (TODO ile? L1?) Niż dwa różne rdzenie, które współużytkują tylko L3, patrz:

• https://stackoverflow.com/questions/4802565/multiple-threads-and-cpu-cache/54018751#54018751
• hhttps: //stackoverflow.com/questions/944966/how-are-cache-memories-shared-in-multicore-intel-cpus/33510874#33510874

Interfejs, który każdy hyperthread udostępnia systemowi operacyjnemu, jest podobny do interfejsu rzeczywistego rdzenia i oba mogą być kontrolowane osobno. To cat /proc/cpuinfopokazuje mi 4 procesory, mimo że mam tylko 2 rdzenie z 2 hiperwątkami każdy.

Systemy operacyjne mogą jednak skorzystać z wiedzy, które hiperwątki znajdują się w tym samym rdzeniu, aby uruchomić wiele wątków danego programu na jednym rdzeniu, co może poprawić wykorzystanie pamięci podręcznej.

Ten film LinusTechTips zawiera beztroskie wyjaśnienie nietechniczne: https://www.youtube.com/watch?v=wnS50lJicXc