Hyper Threading در پردازنده های اینتل چیست؟ آیا Hyper-Threading در بازی ها ضروری است؟ Core i7 چگونه از Core i5 بهتر است؟ OpenGL و پردازنده دوگانه: چرا آنها دوست نیستند

اگر محتویات BIOS Setup را به دقت بررسی کرده باشید، احتمالاً متوجه گزینه CPU Hyper Threading Technology در آنجا شده اید. و شاید آنها تعجب کردند که Hyper Threading چیست (Super-threading یا hyper-threading، نام رسمی Hyper Threading Technology، HTT) است، و چرا این گزینه مورد نیاز است.

Hyper Threading به طور نسبی است تکنولوژی جدید، توسعه یافته توسط اینتلبرای پردازنده های معماری Pentium همانطور که تمرین نشان داده است، استفاده از فناوری Hyper Threading در بسیاری از موارد افزایش عملکرد CPU را تقریباً 20-30٪ ممکن کرده است.

در اینجا باید به یاد داشته باشید که واحد پردازش مرکزی یک کامپیوتر به طور کلی چگونه کار می کند. به محض اینکه کامپیوتر را روشن می کنید و برنامه ای را روی آن اجرا می کنید، CPU شروع به خواندن دستورالعمل های موجود در آن می کند که به اصطلاح با کد ماشین نوشته شده است. هر دستورالعمل را به نوبه خود می خواند و آنها را یکی یکی اجرا می کند.

با این حال، بسیاری از برنامه ها دارای چندین برنامه در یک زمان هستند. فرآیندهای نرم افزاری. علاوه بر این، سیستم عامل های مدرن به کاربر اجازه می دهد تا چندین برنامه های در حال اجرا. و نه فقط اجازه - در واقع، وضعیت زمانی که در سیستم عاملاجرای یک فرآیند واحد امروزه کاملا غیرقابل تصور است. بنابراین، پردازنده‌هایی که با استفاده از فناوری‌های قدیمی‌تر توسعه یافته‌اند، در مواردی که لازم بود چندین فرآیند همزمان را پردازش کنیم، عملکرد ضعیفی داشتند.

البته برای رفع این مشکل می توانید همزمان چندین پردازنده یا پردازنده هایی که از چندین هسته محاسباتی فیزیکی استفاده می کنند در سیستم قرار دهید. اما معلوم می شود که چنین پیشرفتی گران، از نظر فنی پیچیده و از نقطه نظر عملی همیشه موثر نیست.

تاریخچه توسعه

بنابراین، تصمیم گرفته شد که فناوری ایجاد شود که امکان پردازش چندین فرآیند را در یک هسته فیزیکی فراهم کند. در عین حال، برای برنامه ها، موضوع ظاهراً طوری به نظر می رسد که گویی چندین هسته پردازشگر همزمان در سیستم وجود دارد.

پشتیبانی از فناوری Hyper Threading برای اولین بار در سال 2002 در پردازنده ها ظاهر شد. اینها پردازنده های خانواده و سرور پنتیوم 4 بودند پردازنده های زئونکلاک بالای 2 گیگاهرتز در ابتدا نام رمز این فناوری جکسون بود، اما سپس نام آن به Hyper Threading تغییر کرد که برای عموم قابل درک تر است - که تقریباً می توان آن را به عنوان "superthreading" ترجمه کرد.

در عین حال، طبق گفته اینتل، سطح یک تراشه پردازشی که از Hyper Threading پشتیبانی می کند، در مقایسه با مدل قبلی که از آن پشتیبانی نمی کند، تنها 5 درصد افزایش یافته است، در حالی که به طور متوسط ​​​​20 درصد عملکرد را افزایش می دهد.

علیرغم این واقعیت که این فناوری در کل خود را به خوبی ثابت کرده است، با این وجود، به دلایلی، اینتل تصمیم گرفت فناوری Hyper Threading را در پردازنده‌های خانواده Core 2 که جایگزین پنتیوم 4 شده بود غیرفعال کند. با این حال، Hyper Threading بعداً دوباره ظاهر شد. در معماری پردازنده های سندی بریج، آیوی بریج و هاسول، به طور قابل توجهی در آنها طراحی مجدد شده است.

جوهر تکنولوژی

درک Hyper Threading مهم است زیرا یکی از موارد است توابع کلیدیدر پردازنده های اینتل

با وجود تمام موفقیت هایی که توسط پردازنده ها به دست آمده است، آنها یک اشکال قابل توجه دارند - آنها فقط می توانند یک دستورالعمل را در یک زمان اجرا کنند. فرض کنید برنامه هایی دارید که همزمان در حال اجرا هستند، مانند ویرایشگر متن، مرورگر و اسکایپ. از دید کاربر، این محیط نرم افزاری را می توان مولتی تسکینگ نامید، البته از نظر پردازنده، این موضوع دور از ذهن است. هسته پردازنده همچنان یک دستورالعمل را برای مدت زمان مشخصی اجرا می کند. در این مورد، وظیفه پردازنده شامل توزیع منابع زمانی پردازنده است برنامه های کاربردی فردی. از آنجا که این اجرای متوالی دستورالعمل ها بسیار سریع است، شما متوجه آن نمی شوید. و به نظر شما هیچ تاخیری وجود ندارد.

اما باز هم تاخیر وجود دارد. تأخیر به دلیل نحوه تأمین داده‌های پردازشگر از هر یک از برنامه‌ها ظاهر می‌شود. هر جریان داده باید به آن برسد زمان مشخصو توسط پردازنده به صورت جداگانه پردازش می شود. فناوری Hyper Threading این امکان را برای هر هسته پردازنده فراهم می کند تا پردازش داده ها را زمان بندی کند و منابع را به طور همزمان برای دو رشته تخصیص دهد.

لازم به ذکر است که در هسته پردازنده های مدرن چندین واحد به اصطلاح اجرا به طور همزمان وجود دارد که هر کدام برای انجام عملیات خاصی بر روی داده ها طراحی شده اند. در عین حال، برخی از این دستگاه های اجرایی ممکن است در طول پردازش داده ها از یک رشته بیکار باشند.

برای درک این وضعیت، می‌توان با کارگرانی که در کارگاه مونتاژ بر روی نوار نقاله کار می‌کنند و انواع مختلف قطعات را پردازش می‌کنند، قیاس کرد. هر کارگر مجهز به ابزار خاصی است که برای انجام یک کار طراحی شده است. با این حال، اگر قطعات به ترتیب اشتباه وارد شوند، تاخیر وجود دارد - زیرا برخی از کارگران منتظر نوبت خود برای شروع کار هستند. Hyper Threading را می توان با یک تسمه نقاله اضافی مقایسه کرد که در کارگاه گذاشته شد تا کارگرانی که قبلاً بیکار بودند مستقل از دیگران وظایف خود را انجام دهند. فروشگاه هنوز تنها است، اما قطعات سریعتر و کارآمدتر پردازش می شوند، بنابراین زمان خرابی کاهش می یابد. بنابراین، Hyper Threading این امکان را فراهم می کند که آن دسته از دستگاه های اجرایی پردازنده را که هنگام اجرای دستورالعمل ها از یک رشته بیکار بودند، در کار گنجانده شود.

به محض اینکه رایانه ای را با پردازنده دو هسته ای که از Hyper Threading پشتیبانی می کند روشن کنید و در برگه Performance (Performance) Windows Task Manager (Task Manager) را باز کنید، چهار نمودار را در آن خواهید دید. اما این بدان معنا نیست که شما در واقع 4 هسته پردازنده دارید.

این به این دلیل است که ویندوز فکر می کند که هر هسته دارای دو پردازنده منطقی است. اصطلاح "پردازنده منطقی" خنده دار به نظر می رسد، اما به معنای پردازنده ای است که از نظر فیزیکی وجود ندارد. ویندوز می‌تواند جریان‌هایی از داده‌ها را به هر پردازنده منطقی ارسال کند، اما فقط یک هسته در واقع کار را انجام می‌دهد. بنابراین، یک هسته با فناوری Hyper Threading تفاوت قابل توجهی با هسته های فیزیکی جداگانه دارد.

فناوری Hyper Threading به پشتیبانی از سخت افزار و نرم افزار زیر نیاز دارد:

• CPU
• چیپست مادربرد
• سیستم عامل

مزایای فناوری

حالا سوال بعدی را در نظر بگیرید - فناوری Hyper Threading چقدر عملکرد کامپیوتر را افزایش می دهد؟ در کارهای روزمره مانند گشت و گذار در اینترنت و تایپ کردن، مزایای فناوری چندان آشکار نیست. با این حال، به خاطر داشته باشید که پردازنده های امروزی آنقدر قدرتمند هستند که کارهای روزمره به ندرت از پردازنده با تمام ظرفیت خود استفاده می کنند. علاوه بر این، خیلی به نحوه نگارش آن بستگی دارد نرم افزار. شما می توانید چندین برنامه را به طور همزمان اجرا کنید، با این حال، با نگاه کردن به نمودار بار، خواهید دید که تنها یک پردازنده منطقی در هر هسته استفاده می شود. این به این دلیل است که نرم افزار از توزیع فرآیندها بین هسته ها پشتیبانی نمی کند.

با این حال، در کارهای پیچیده تر، Hyper Threading می تواند مفیدتر باشد. کاربردهایی مانند نرم افزار مدل سازی سه بعدی، بازی های سه بعدی، برنامه های رمزگذاری/رمزگشایی موسیقی یا ویدیو و بسیاری از برنامه های علمی برای استفاده حداکثری از چند رشته ای نوشته شده اند. بنابراین، می‌توانید از مزایای عملکرد یک کامپیوتر با رشته‌ای بیش از حد در حین انجام بازی‌های پیچیده، گوش دادن به موسیقی یا تماشای فیلم لذت ببرید. این می تواند عملکرد را تا 30٪ افزایش دهد، اگرچه ممکن است شرایطی وجود داشته باشد که Hyper Threading به هیچ وجه مزیتی ایجاد نمی کند. گاهی اوقات، در صورتی که هر دو رشته تمام واحدهای اجرایی پردازنده را با وظایف یکسان بارگذاری کنند، حتی ممکن است مقداری کاهش عملکرد رخ دهد.

با بازگشت به وجود گزینه مربوطه در تنظیمات BIOS که به شما امکان می دهد پارامترهای Hyper Threading را تنظیم کنید، در بیشتر موارد توصیه می شود فعال کنید این تابع. با این حال، اگر معلوم شد که رایانه با خطا کار می کند یا حتی عملکرد کمتری از آنچه انتظار داشتید، همیشه می توانید آن را خاموش کنید.

نتیجه

از آنجا که حداکثر افزایشعملکرد هنگام استفاده از Hyper Threading 30 درصد است، نمی توان گفت که این فناوری معادل دو برابر کردن تعداد هسته های پردازنده است. با این حال، Hyper Threading است گزینه مفید، و شما، به عنوان صاحب کامپیوتر، آن را صدمه دیده است. مزیت آن به ویژه قابل توجه است، به عنوان مثال، در مواردی که فایل های چند رسانه ای را ویرایش می کنید یا از رایانه خود به عنوان ایستگاه کاری برای چنین مواردی استفاده می کنید. برنامه های حرفه ایمثل فتوشاپ یا مایا.

Hyper Threading (هایپر threading، "Hyper Threading", hyper threading - rus.) - یک فناوری توسعه یافته توسط این شرکت اینتل، که به هسته پردازنده اجازه می دهد تا جریان های داده ای بیشتری از یک (معمولاً دو) اجرا کند. از آنجایی که مشخص شد یک پردازنده معمولی در اکثر وظایف از بیش از 70% از بین تمام توان محاسباتی، تصمیم گرفته شد از فناوری استفاده شود که اجازه می دهد، زمانی که واحدهای محاسباتی خاصی بیکار هستند، آنها را با یک رشته دیگر بارگذاری کنند. این به شما امکان می دهد عملکرد هسته را افزایش دهید از 10 تا 80 درصدبسته به وظیفه

نحوه عملکرد Hyper-Threading را مشاهده کنید .

فرض کنید پردازنده محاسبات ساده ای انجام می دهد و در همان زمان بلوکی از دستورالعمل ها بیکار است و SIMDپسوندها

ماژول آدرس دهی این را تشخیص می دهد و داده ها را برای محاسبه بیشتر به آنجا می فرستد. اگر داده ها خاص باشند، این بلوک ها آنها را با کندی بیشتری اجرا می کنند، اما داده ها بیکار نخواهند بود. یا آنها را برای پردازش سریع بیشتر توسط بلوک مناسب از قبل پردازش می کنند. این باعث افزایش عملکرد اضافی می شود.

به طور طبیعی، موضوع مجازی به هسته کامل نمی رسد، اما این به شما امکان می دهد تقریباً به 100% بهره وری از قدرت محاسباتی، بارگیری تقریباً کل پردازنده با کار، بدون استفاده از آن. با این همه، برای پیاده سازی فناوری HTفقط تقریبا 5% فضای قالب اضافی و گاهی اوقات می توان عملکرد را به آن اضافه کرد 50% . این ناحیه اضافی شامل بلوک‌های اضافی از رجیسترها و پیش‌بینی شاخه‌ها است، که به صورت جریانی محاسبه می‌کنند که در یک لحظه می‌توان از قدرت محاسباتی استفاده کرد و داده‌ها را از یک بلوک آدرس اضافی به آنجا ارسال می‌کند.

برای اولین بار، این فناوری روی پردازنده ها ظاهر شد پنتیوم 4، اما از آنجایی که خود پردازنده قدرت محاسباتی بالایی نداشت، افزایش زیادی در عملکرد مشاهده نشد. رشد در بهترین حالت بود 15-20% و در بسیاری از وظایف، پردازنده بسیار کندتر از بدون کار می کرد HT.

کاهش سرعت پردازنده به دلیل تکنولوژی Hyper Threading، اتفاق می افتد اگر:

• حافظه نهان کافی نیستبرای همه داده ها و به صورت دوره ای راه اندازی مجدد می شود و سرعت پردازنده را کاهش می دهد.
• داده ها را نمی توان به درستی توسط پیش بینی شاخه پردازش کرد. عمدتاً به دلیل عدم بهینه سازیبرای نرم افزار خاص یا پشتیبانی از سیستم عامل.
• همچنین ممکن است به دلیل وابستگی های داده، زمانی که، برای مثال، اولین رشته به داده های فوری از دومی نیاز دارد، اما آنها هنوز آماده نیستند، یا در صف برای یک رشته دیگر هستند. یا داده های چرخه ای برای پردازش سریع به بلوک های خاصی نیاز دارند و با داده های دیگر بارگذاری می شوند. وابستگی به داده ها می تواند تنوع زیادی داشته باشد.
• اگر هسته از قبل به شدت بارگذاری شده باشد، و ماژول پیش‌بینی شاخه «به اندازه کافی هوشمند نیست» همچنان داده‌هایی را ارسال می‌کند که سرعت پردازنده را کاهش می‌دهد (مرتبط برای پنتیوم 4).

بعد از پنتیوم 4, اینتلشروع به استفاده از فناوری تنها از Core i7نسل اول، از سری 2 .

قدرت پردازش پردازنده‌ها برای اجرای کامل Hyperthreading بدون آسیب زیاد، حتی برای برنامه‌های غیربهینه‌سازی کافی شده است. بعد، Hyper Threadingدر پردازنده های طبقه متوسط ​​و حتی مقرون به صرفه و قابل حمل ظاهر شد. در تمامی سری ها استفاده شده است هسته من (i3; i5; i7) و روی پردازنده های موبایل اتم(اصلا). جالب توجه است که پردازنده های دو هسته ای با HT، از استفاده از چهار هسته، افزایش عملکرد بیشتری دریافت می کند Hyper Threading، ایستادن بر 75% چهار هسته ای تمام عیار

HyperThreading کجا مفید است؟

برای استفاده در ارتباط با برنامه های حرفه ای، گرافیکی، تحلیلی، ریاضی و علمی، ویرایشگرهای ویدئویی و صوتی، آرشیوها مفید خواهد بود. Photoshop، Corel Draw، Maya، 3D's Max، WinRar، سونی وگاس &و غیره). همه برنامه هایی که از محاسبات زیادی استفاده می کنند، HTقطعا مفید خواهد بود خوشبختانه، در 90% در مواردی، چنین برنامه هایی برای استفاده از آن به خوبی بهینه شده اند.

ابر رشته ایبرای سیستم های سرور ضروری است. در واقع برای این طاقچه تا حدی توسعه یافته است. با تشکر از HT، می توانید کارایی پردازنده را به میزان قابل توجهی در حضور افزایش دهید تعداد زیادیوظایف هر رشته به نصف تخلیه می شود که تأثیر مفیدی بر آدرس دهی داده ها و پیش بینی شاخه دارد.

زیاد بازی های کامپیوتری ، رابطه منفی با حضور دارند Hyper Threading، که باعث کاهش تعداد فریم در ثانیه می شود. این به دلیل عدم بهینه سازی برای Hyper Threadingاز کنار بازی یک بهینه سازی از طرف سیستم عامل همیشه کافی نیست، به خصوص هنگام کار با داده های غیر معمول، ناهمگن و پیچیده.

در مادربردهاکه پشتیبانی می کند HT، همیشه می توانید فناوری Hyperthreading را غیرفعال کنید.

یکی از مهمترین عناصر در موقعیت یابی پردازنده است اینتلدرون حاکمان، تکنولوژی است Hyper Threading. یا بهتر بگوییم عدم وجود آن در پردازنده یا وجود. مسئولیت این فناوری چیست؟ اینتل Hyper Threading، یک فناوری برای استفاده کارآمد از منابع هسته پردازنده (CPU) است که امکان پردازش همزمان چندین رشته در هر هسته را فراهم می کند.

بیایید سعی کنیم یک مثال از یک سیستم مشابه از زندگی ارائه دهیم. تصور کنید یک پست مرزی با کنترل هر خودرو، تعداد زیادی مامور گمرک و یک خط برای خودروها. ترافیک جمع می شود، روند به خودی خود کند می شود، حتی بدون توجه به سرعت کارمندان. و با توجه به اینکه تنها یک خط وجود دارد، نیمی از کارمندان به سادگی بی حوصله هستند. و سپس ناگهان مسیر دیگری برای وسایل نقلیه باز می شود و اتومبیل ها در دو جریان شروع به حرکت می کنند. سرعت کار افزایش می یابد، کارمندان آزاد شروع به کار می کنند و ترافیک کسانی که مایل به عبور از مرز هستند بسیار کمتر می شود. در نتیجه بدون افزایش اندازه گمرک و تعداد کارکنان افزایش یافت توان عملیاتیو عملکرد یک پست

حتی قدرتمندترین هسته پردازنده نیز باید اطلاعات را بدون تاخیر دریافت کند تا بتواند به سرعت آن را پردازش کند. به محض اینکه یک "پلاگ" از داده ها در ورودی تشکیل می شود، پردازنده شروع به بیکاری می کند و منتظر می ماند تا این یا آن اطلاعات پردازش شود.

برای جلوگیری از این امر، در سال 2002، یک فناوری ظاهر شد Hyper Threadingکه ظاهر هسته دوم را در سیستم تقلید می کند و به همین دلیل پر شدن ظرفیت های هسته سریعتر اتفاق می افتد.

همانطور که تمرین نشان داده است، تعداد کمی از مردم می دانند که این فناوری چگونه عمل می کند. اینتل Hyper Threading. اکثر آنها مطمئن هستند که فقط چند هسته مجازی اضافی در پردازنده خود دارند. اما در واقع تعداد هسته‌ها تغییر نمی‌کند، این تعداد رشته‌هاست که تغییر می‌کند و این بسیار مهم است. فقط هر هسته یک کانال اضافی برای اطلاعات ورودی-خروجی دارد. در زیر ویدیویی از نحوه عملکرد واقعی آن وجود دارد.

فناوری HT چگونه کار می کند، و جریان های اضافی از کجا می آیند؟ در واقع، همه چیز بسیار ساده است. برای پیاده سازی این فناوری، یک کنترلر و مجموعه ای از ثبات ها به هر هسته اضافه می شود. بنابراین، به محض اینکه جریان داده از پهنای باند یک کانال بیشتر شود، کانال دوم متصل می شود. بنابراین، خرابی بلوک های پردازنده استفاده نشده حذف می شود.

در عصر پردازنده‌های تک هسته‌ای (Intel Pentium 4)، فناوری HT برای کسانی که نمی‌توانستند پردازنده گران‌تری (Pentium D) بخرند، نجات بخش شد. اما امروزه موارد شناخته شده ای از کاهش عملکرد زمانی که HT فعال می شود وجود دارد. چرا این اتفاق می افتد؟ همه چیز بسیار ساده است. برای موازی سازی داده ها و پردازش صحیح فرآیند، مقداری از توان پردازنده نیز از بین می رود. و به محض وجود هسته های فیزیکی کافی برای پردازش اطلاعات بدون بلوک های بیکار، به دلیل منابع انتخاب شده توسط فناوری HT، عملکرد کمی کاهش می یابد. بنابراین، بدترین گزینه برای کار Hyper-Threading عدم افزایش عملکرد نیست، بلکه کاهش آن است. اما در عمل این اتفاق بسیار نادر است.

با انتشار هشت هزارمین خط پردازنده های خانواده Intel Core، این سوال به ویژه مهم شده است - آیا لازم است Hyper Threadingبطور کلی؟ از این گذشته، حتی پردازنده‌های Core i5 دارای شش هسته کامل هستند. جدا از برنامه های حرفه ای برای پردازش گرافیکی، رندر و غیره، این شانس وجود دارد که شش هسته فیزیکی برای همه چیز کافی باشد. برنامه های اداریو بازی ها بنابراین، اگر در ابتدا اعتقاد بر این بود که فناوری HT تا 30٪ به عملکرد پردازنده اضافه می کند، اکنون این یک اصل موضوع نیست و همه چیز به سبک کار شما با رایانه و مجموعه ای از ابزارهای کاربردی مورد استفاده بستگی دارد.

البته متن بدون تست ناقص خواهد بود. بنابراین، ما پردازنده هایی را که داریم می گیریم اینتل Core i7 8700Kو 7700 هزار، و در چندین بازی و برنامه عملکرد پردازنده های فعال را بررسی کنید Hyper Threading، و غیرفعال می شود. در نتیجه آزمایش، مشخص می‌شود که هسته‌های مجازی در کدام برنامه‌ها عملکرد را اضافه می‌کنند و در آن‌ها مورد توجه قرار نمی‌گیرند.

3DMark محبوب چندان پاسخگوی افزایش هسته ها و رشته ها نیست. رشد وجود دارد، اما ناچیز است.

در انواع محاسبات و پردازش ها، هسته ها و نخ ها همیشه حاکم بوده اند. در اینجا Hyper-Threading به سادگی ضروری است، عملکرد را تا حد زیادی افزایش می دهد.

در بازی ها شرایط ساده تر است. در بیشتر موارد، افزایش تعداد نخ ها کار نمی کند. 4 هسته فیزیکی برای بازی ها کافی است و در بیشتر موارد حتی کمتر. تنها استثنا GTA5 بود که خیلی خوب به خاموش شدن NT پاسخ داد و عملکرد 7% را اضافه کرد و فقط در پردازنده شش هسته ای 8700 هزار غیرفعال کردن multithreading در 7700K هیچ تاثیری نداشت. ما چندین بار معیارها را دوباره اجرا کردیم و نتایج بدون تغییر ماند. اما این یک استثنا از قاعده است. تمام بازی هایی که ما تست کردیم به راحتی از چهار هسته برخوردار هستند.

یکی از مهمترین عناصر در موقعیت یابی پردازنده های اینتل در خطوط، فناوری Hyper-Threading است. یا بهتر بگوییم عدم وجود آن در پردازنده یا وجود. مسئولیت این فناوری چیست؟ Intel Hyper-Threading یک فناوری برای استفاده کارآمد از منابع هسته پردازنده (CPU) است که امکان پردازش همزمان چندین رشته در هر هسته را فراهم می کند. بیایید سعی کنیم یک مثال از یک سیستم مشابه از زندگی ارائه دهیم. تصور کنید یک پست مرزی با کنترل هر خودرو، تعداد زیادی مامور گمرک و یک خط برای خودروها. ترافیک جمع می شود، روند به خودی خود کند می شود، حتی بدون توجه به سرعت کارمندان. و با توجه به اینکه تنها یک خط وجود دارد، نیمی از کارمندان به سادگی بی حوصله هستند. و سپس ناگهان مسیر دیگری برای وسایل نقلیه باز می شود و اتومبیل ها در دو جریان شروع به حرکت می کنند. سرعت کار افزایش می یابد، کارمندان آزاد شروع به کار می کنند و ترافیک کسانی که مایل به عبور از مرز هستند بسیار کمتر می شود. در نتیجه بدون افزایش حجم گمرک و تعداد کارکنان، توان عملیاتی و کارایی یک پست افزایش یافت. حتی قدرتمندترین هسته پردازنده نیز باید اطلاعات را بدون تاخیر دریافت کند تا بتواند به سرعت آن را پردازش کند. به محض اینکه یک "پلاگ" از داده ها در ورودی تشکیل می شود، پردازنده شروع به بیکاری می کند و منتظر می ماند تا این یا آن اطلاعات پردازش شود. برای جلوگیری از این امر، در سال 2002، فناوری Hyper-Threading ظاهر شد که ظاهر هسته دوم را در سیستم تقلید می کرد، به همین دلیل ظرفیت هسته سریعتر پر شد. همانطور که تمرین نشان داده است، تعداد کمی از مردم می دانند که چگونه عمل می کند فناوری اینتلابر نخ. اکثر آنها مطمئن هستند که فقط چند هسته مجازی اضافی در پردازنده خود دارند. اما در واقع تعداد هسته‌ها تغییر نمی‌کند، این تعداد رشته‌هاست که تغییر می‌کند و این بسیار مهم است. فقط هر هسته یک کانال اضافی برای اطلاعات ورودی-خروجی دارد. در زیر ویدیویی از نحوه عملکرد واقعی آن وجود دارد. فناوری HT چگونه کار می کند، و جریان های اضافی از کجا می آیند؟ در واقع، همه چیز بسیار ساده است. برای پیاده سازی این فناوری، یک کنترلر و مجموعه ای از ثبات ها به هر هسته اضافه می شود. بنابراین، به محض اینکه جریان داده از پهنای باند یک کانال بیشتر شود، کانال دوم متصل می شود. بنابراین، خرابی بلوک های پردازنده استفاده نشده حذف می شود. در عصر پردازنده‌های تک هسته‌ای (Intel Pentium 4)، فناوری HT برای کسانی که نمی‌توانستند پردازنده گران‌تری (Pentium D) بخرند، نجات بخش شد. اما امروزه موارد شناخته شده ای از کاهش عملکرد زمانی که HT فعال می شود وجود دارد. چرا این اتفاق می افتد؟ همه چیز بسیار ساده است. برای موازی سازی داده ها و پردازش صحیح فرآیند، مقداری از توان پردازنده نیز از بین می رود. و به محض وجود هسته های فیزیکی کافی برای پردازش اطلاعات بدون بلوک های بیکار، به دلیل منابع انتخاب شده توسط فناوری HT، عملکرد کمی کاهش می یابد. بنابراین، بدترین گزینه برای کار Hyper-Threading عدم افزایش عملکرد نیست، بلکه کاهش آن است. اما در عمل این اتفاق بسیار نادر است. با عرضه هشت هزارمین سری پردازنده های خانواده Intel Core، این سوال به ویژه مهم شده است - آیا اصلاً Hyper-Threading مورد نیاز است؟ از این گذشته، حتی پردازنده‌های Core i5 دارای شش هسته کامل هستند. اگر از برنامه های حرفه ای برای پردازش گرافیکی، رندر و غیره صحبت نکنیم، این احتمال وجود دارد که شش هسته فیزیکی برای همه برنامه ها و بازی های اداری کافی باشد. بنابراین، اگر در ابتدا اعتقاد بر این بود که فناوری HT تا 30٪ به عملکرد پردازنده اضافه می کند، اکنون این یک اصل موضوع نیست و همه چیز به سبک کار شما با رایانه و مجموعه ای از ابزارهای کاربردی مورد استفاده بستگی دارد. البته متن به صورت ...

کاربرانی که حداقل یک بار بایوس را پیکربندی کرده‌اند، احتمالاً قبلاً متوجه شده‌اند که یک پارامتر Intel Hyper Threading وجود دارد که برای بسیاری غیرقابل درک است. بسیاری نمی دانند این فناوری چیست و برای چه منظوری استفاده می شود. بیایید سعی کنیم بفهمیم که Hyper Threading چیست و چگونه می توانید استفاده از این پشتیبانی را فعال کنید. ما همچنین سعی خواهیم کرد بفهمیم که چه مزایایی به رایانه می دهد. این تنظیم. در اصل، درک هیچ چیز در اینجا دشوار نیست.

Intel Hyper Threading: چیست؟
اگر به اعماق جنگل اصطلاحات کامپیوتری نروید، اما خود را بیان کنید زبان ساده، سپس این فناوری به منظور افزایش جریان دستورات پردازش شده به طور همزمان توسط پردازنده مرکزی توسعه یافت. تراشه های پردازنده مدرن، به عنوان یک قاعده، تنها از 70٪ از قابلیت های محاسباتی موجود استفاده می کنند. بقیه، به اصطلاح، در ذخیره باقی می ماند. در مورد پردازش جریان داده، با وجود اینکه سیستم از یک پردازنده چند هسته ای استفاده می کند، در بیشتر موارد فقط از یک رشته استفاده می شود.

اصول اولیه کار
به منظور افزایش امکانات CPU، یک فناوری ویژه Hyper Threading توسعه یافته است. این فناوری تقسیم یک جریان فرمان را به دو بخش آسان می کند. همچنین امکان افزودن یک جریان دوم به جریان موجود وجود دارد. فقط چنین موضوعی مجازی است و روی آن کار نمی کند سطح فیزیکی. این رویکرد به شما اجازه می دهد تا عملکرد پردازنده را به میزان قابل توجهی افزایش دهید. بر این اساس، کل سیستم سریعتر شروع به کار می کند. افزایش عملکرد CPU می تواند نوسانات زیادی داشته باشد. این موضوع به طور جداگانه مورد بحث قرار خواهد گرفت. با این حال، توسعه دهندگان فناوری Hyper Threading خود ادعا می کنند که این فناوری از یک هسته کامل فاصله دارد. در برخی موارد استفاده از این فناوری کاملاً موجه است. اگر ماهیت پردازنده های Hyper Threading را بدانید، نتیجه آن دیری نخواهد آمد.

مرجع تاریخ
بیایید کمی به تاریخچه این توسعه شیرجه بزنیم. پشتیبانی از Hyper Threading اولین بار فقط در پردازنده های Intel Pentium 4 ظاهر شد.بعدها پیاده سازی این فناوری در سری Core iX اینتل ادامه یافت (X در اینجا مخفف سری پردازنده است). لازم به ذکر است که به دلایلی در ردیف تراشه های پردازنده Core 2 وجود ندارد. درست است، پس از آن افزایش بهره وری نسبتا ضعیف بود: جایی در سطح 15-20٪. این نشان می داد که پردازنده از قدرت پردازشی لازم برخوردار نیست و فناوری ایجاد شده عملا جلوتر از زمان خود بوده است. امروزه، پشتیبانی از فناوری Hyper Threading تقریباً در تمام تراشه‌های مدرن موجود است. برای افزایش قدرت پردازنده مرکزی، خود این فرآیند تنها از 5 درصد سطح کریستال استفاده می کند، در حالی که فضایی برای پردازش دستورات و داده ها باقی می گذارد.

یک سوال از درگیری ها و عملکرد
همه اینها مطمئناً خوب هستند، اما در برخی موارد، هنگام پردازش داده ها، ممکن است کاهش سرعت در کار رخ دهد. این بیشتر به دلیل به اصطلاح ماژول پیش‌بینی شعبه و اندازه ناکافی حافظه پنهان زمانی است که دائماً بارگذاری می‌شود. اگر در مورد ماژول اصلی صحبت کنیم، در این حالت وضعیت به گونه ای است که در برخی موارد ممکن است رشته اول به داده هایی از دومی نیاز داشته باشد که ممکن است در آن لحظه پردازش نشوند یا در صف پردازش باشند. همچنین شرایطی که هسته CPU بار بسیار جدی دارد و ماژول اصلی، با وجود این، همچنان به ارسال داده به آن ادامه می دهد، کمتر رایج نیست. برخی از برنامه‌ها و برنامه‌ها، مانند بازی‌های آنلاین با منابع فشرده، می‌توانند به طور جدی سرعت خود را کاهش دهند، فقط به این دلیل که بهینه‌سازی برای استفاده از فناوری Hyper Threading ندارند. با بازی ها چه اتفاقی می افتد؟ سفارشی سیستم کامپیوتریبه نوبه خود، تلاش می کند تا جریان داده ها را از برنامه به سرور بهینه کند. مشکل این است که بازی نمی داند چگونه به طور مستقل جریان های داده را توزیع کند و همه چیز را در یک پشته جمع کند. به طور کلی، ممکن است به سادگی برای این طراحی نشده باشد. گاهی اوقات در پردازنده های دو هسته ای، افزایش عملکرد به طور قابل توجهی بیشتر از پردازنده های 4 هسته ای است. آنها فقط قدرت پردازش را ندارند.

چگونه Hyper Threading را در بایوس فعال کنیم؟
قبلاً کمی در مورد فناوری Hyper Threading فهمیدیم و با تاریخچه توسعه آن آشنا شدیم. ما به درک اینکه فناوری Hyper Threading چیست نزدیک شده ایم. نحوه فعال سازی این تکنولوژیبرای استفاده در پردازنده؟ در اینجا همه چیز به سادگی انجام می شود. باید از زیر سیستم مدیریت بایوس استفاده کنید. زیرسیستم با استفاده از کلیدهای Del، F1، F2، F3، F8، F12، F2+Del و ... وارد می شود. اگر از لپ‌تاپ Sony Vaio استفاده می‌کنید، هنگام استفاده از کلید اختصاصی ASSIST ورودی خاصی دارند. در تنظیمات BIOS، اگر پردازنده ای که استفاده می کنید از فناوری Hyper Threading پشتیبانی می کند، باید یک خط تنظیم ویژه وجود داشته باشد. در بیشتر موارد، مانند فناوری Hyper Threading به نظر می رسد و گاهی اوقات مانند Function به نظر می رسد. بسته به توسعه دهنده زیرسیستم و نسخه BIOS، تنظیمات پارامتر داده شدهرا می توان در منوی اصلی یا در تنظیمات پیشرفته قرار داد. برای فعال سازی این فناوری باید وارد منوی گزینه ها شده و مقدار را روی Enabled قرار دهید. پس از آن، باید تغییرات ایجاد شده را ذخیره کرده و سیستم را مجددا راه اندازی کنید.

چرا Hyper Threading مفید است؟
در پایان، من می خواهم در مورد مزایایی که استفاده از فناوری Hyper Threading ارائه می دهد صحبت کنم. این همه برای چیست؟ چرا هنگام پردازش اطلاعات باید قدرت پردازنده را افزایش داد؟ آن دسته از کاربرانی که با برنامه ها و برنامه های پرمصرف کار می کنند نیازی به توضیح ندارند. احتمالاً بسیاری از مردم می دانند که بسته های نرم افزاری گرافیکی، ریاضی، طراحی به منابع سیستم زیادی در فرآیند کار نیاز دارند. به همین دلیل، کل سیستم آنقدر بارگذاری می شود که شروع به کند شدن وحشتناکی می کند. برای جلوگیری از این اتفاق، توصیه می شود پشتیبانی Hyper Threading را فعال کنید.

15.03.2013

فناوری Hyper-Threading بیش از 10 سال پیش در پردازنده‌های اینتل ظاهر شد که ترسناک بود. و در حال حاضر یکی از عناصر مهم پردازنده های Core است. با این حال، سوال در مورد نیاز به HT در بازی ها هنوز به طور کامل درک نشده است. تصمیم گرفتیم آزمایشی انجام دهیم تا ببینیم گیمرها به Core i7 نیاز دارند یا بهتر است با Core i5 کنار بیایند. و همچنین بدانید که Core i3 چگونه از پنتیوم بهتر است.

و باید پذیرفت که فناوری Hyper-Threading مفید است و تأثیر مثبتی بر عملکرد دارد، در غیر این صورت اینتل از آن برای قرار دادن پردازنده های خود در خط استفاده نمی کرد. و نه به عنوان یک عنصر جزئی، بلکه یکی از مهم ترین، اگر نگوییم مهم ترین. برای اینکه مشخص شود در مورد چه چیزی صحبت می کنیم، جدولی تهیه کرده ایم که ارزیابی اصل تقسیم بندی پردازنده های اینتل را آسان می کند.

در نتیجه، حافظه نهان کمی بزرگتر و پشتیبانی از Hyper-Threading به شما این امکان را می دهد که قیمت های بسیار بالاتری را برای پردازنده ها تعیین کنید. به عنوان مثال، پردازنده های خط پنتیوم (حدود 10 هزار تنگه) تقریباً دو برابر ارزان تر از Core i3 (حدود 20 هزار تنگه) هستند و علیرغم اینکه از نظر فیزیکی در سطح سخت افزار کاملاً یکسان هستند و بر این اساس ، هزینه یکسانی دارند. تفاوت قیمت Core i5 (حدود 30 هزار تنگه) و Core i7 (حدود 50 هزار تنگه) نیز بسیار زیاد است، البته در مدل های جوان تر کمتر از دو برابر.

قبل از اینکه به سراغ تست ها برویم، بیایید (خوب، یا دریابیم) فناوری Hyper-Threading چیست. همانطور که خود اینتل سال ها پیش هنگام معرفی این فناوری گفت، هیچ چیز پیچیده ای در مورد آن وجود ندارد. در واقع، تمام چیزی که برای معرفی HT در سطح فیزیکی لازم است این است که به یک هسته فیزیکی نه یک مجموعه ثبات و یک کنترل کننده وقفه، بلکه دو عدد اضافه کنیم. در پردازنده های پنتیوم 4، این عناصر اضافی تعداد ترانزیستورها را تنها پنج درصد افزایش دادند. در هسته های Ivy Bridge مدرن (و همچنین در Sandy Bridge و Haswell آینده)، عناصر اضافی حتی برای چهار هسته حتی تا 1 درصد باعث افزایش دای نمی شوند.

اما شرایط ایده آل برای Hyper-Threading همیشه وجود ندارد. و از همه مهمتر بدترین نتیجه کار HT عدم افزایش عملکرد نیست بلکه کاهش آن است. یعنی تحت شرایط خاص، عملکرد یک پردازنده با HT نسبت به یک پردازنده بدون HT کاهش می یابد، زیرا سربار تقسیم نخ و صف به طور قابل توجهی از سود حاصل از محاسبه رشته های موازی فراتر می رود، که در این خصوص امکان پذیر است. مورد. و چنین مواردی بسیار رایج تر از آنچه اینتل می خواهد است. علاوه بر این، چندین سال استفاده از Hyper-Threading باعث بهبود وضعیت نشد. این امر به ویژه برای بازی هایی که بسیار پیچیده هستند و به هیچ وجه از نظر محاسبه داده ها، برنامه های کاربردی غیر متعارف هستند صادق است.

برای پی بردن به تأثیر Hyper-Threading بر عملکرد بازی، ما دوباره از پردازنده آزمایشی Core i7-2700K طولانی مدت خود استفاده کردیم و با غیرفعال کردن هسته ها و فعال / غیرفعال کردن HT، چهار پردازنده را همزمان شبیه سازی کردیم. به طور معمول، می توان آنها را Pentium (2 هسته، HT خاموش)، Core i3 (2 هسته، HT روشن)، Core i5 (4 هسته، HT خاموش) و Core i7 (4 هسته، HT روشن) نامید. چرا مشروط؟ اول از همه، زیرا با توجه به برخی ویژگی ها آنها با محصولات واقعی مطابقت ندارند. به ویژه، غیرفعال کردن هسته ها منجر به کاهش متناظر در حجم حافظه نهان سطح سوم نمی شود - حجم آن برای همه 8 مگابایت است. و علاوه بر این، تمام پردازنده های "شرطی" ما در فرکانس یکسان 3.5 گیگاهرتز کار می کنند که هنوز توسط همه پردازنده های اینتل به دست نیامده است.

خوب، به نظر می رسد که تمام سؤالات مربوط به روش آزمایش، و همچنین ویژگی های عملکرد فناوری Hyper-Threading، مورد بحث قرار گرفته است، و بنابراین وقت آن است که به جالب ترین چیز - تست ها برویم.

در آزمایشی که در آن تأثیر تعداد هسته‌های پردازنده بر عملکرد بازی را مطالعه کردیم، متوجه شدیم که 3DMark 11 در مورد عملکرد CPU کاملاً آرام است و حتی روی یک هسته نیز کاملاً کار می‌کند. Hyper-Threading همان نفوذ "قدرتمند" را داشت. همانطور که می بینید، آزمایش مطلقاً متوجه تفاوت های پنتیوم و Core i7 نمی شود، نه به ذکر مدل های متوسط.

مترو 2033

اما مترو 2033 به وضوح متوجه ظهور Hyper-Threading شد. و واکنش منفی نشان داد! بله، درست است: فعال کردن HT در این بازی تأثیر منفی بر عملکرد دارد. البته یک تاثیر کوچک - 0.5 فریم در ثانیه با چهار هسته فیزیکی و 0.7 با دو هسته. اما این واقعیت دلایل زیادی برای گفتن این موضوع دارد که در مترو 2033 پنتیوم از Core i3 سریعتر است و Core i5 بهتر از Core i7 است. در اینجا تأیید این واقعیت است که Hyper-Threading نه همیشه و نه در همه جا کارایی خود را نشان نمی دهد.

Crysis 2

این بازی نتایج بسیار جالبی را نشان داد. اول از همه، ما متذکر می شویم که تأثیر Hyper-Threading به وضوح در پردازنده های دو هسته ای قابل مشاهده است - Core i3 تقریباً 9 درصد از Pentium بهتر عمل کرد که برای این بازی بسیار زیاد است. پیروزی اچ تی و اینتل؟ واقعاً نه، زیرا Core i7 هیچ پیشرفتی نسبت به Core i5 ارزان‌تر نشان نداد. اما یک توضیح منطقی برای این وجود دارد - Crysis 2 نمی داند که چگونه از بیش از چهار جریان داده استفاده کند. به همین دلیل، شاهد افزایش خوبی در دو هسته ای با HT هستیم - بالاخره چهار رشته، هرچند منطقی، بهتر از دو هستند. از طرف دیگر، جایی برای قرار دادن رشته های Core i7 اضافی وجود نداشت، چهار هسته فیزیکی در آنجا کافی بود. بنابراین، با توجه به نتایج این آزمایش، می‌توان به تأثیر مثبت HT در Core i3 اشاره کرد که در اینجا به طرز محسوسی بهتر از پنتیوم است. اما در میان Core i5 چهار هسته ای دوباره راه حل معقول تری به نظر می رسد.

میدان جنگ 3

در اینجا نتایج بسیار عجیب است. اگر در آزمایش تعداد هسته‌ها، میدان نبرد نمونه‌ای از افزایش میکروسکوپی اما خطی بود، پس گنجاندن Hyper-Threading نتایج را به آشوب کشاند. در واقع می توان گفت که Core i3 با دو هسته و HT خود از همه بهتر بود حتی از Core i5 و Core i7 جلوتر. البته عجیب است، اما در عین حال، Core i5 و Core i7 دوباره در یک سطح قرار گرفتند. چه چیزی این را توضیح می دهد، روشن نیست. به احتمال زیاد روش تست در این بازی در اینجا نقش داشته است که خطاهای بزرگتری نسبت به بنچمارک های استاندارد می دهد.

در آخرین آزمایش، F1 2011 یکی از بازی هایی است که به تعداد هسته ها بسیار انتقاد می کند و در این مورد با تأثیر عالی بر عملکرد فناوری Hyper-Threading دوباره شگفت زده شد. و دوباره، مانند Crysis 2، گنجاندن HT در پردازنده‌های دو هسته‌ای بسیار خوب بود. به تفاوت بین Core i3 شرطی ما و Pentium نگاه کنید - بیش از دو برابر است! شما به وضوح می بینید که دو هسته بازی بسیار کم است و در عین حال کد آن به خوبی موازی شده است که تأثیر شگفت انگیزی دارد. از سوی دیگر، شما نمی توانید چهار هسته فیزیکی را شکست دهید - Core i5 به طور قابل توجهی سریعتر از Core i3 است. اما Core i7 باز هم مانند بازی های قبلی هیچ چیز برجسته ای را در پس زمینه Core i5 نشان نداد. دلیل آن یکی است - بازی نمی تواند از بیش از 4 رشته استفاده کند و سربار HT عملکرد Core i7 را به زیر سطح Core i5 کاهش می دهد.

یک جنگجوی قدیمی به Hyper-Threading نیاز ندارد تا اینکه یک جوجه تیغی به یک تی شرت نیاز دارد - تاثیر آن به هیچ وجه به اندازه F1 2011 یا Crysis 2 نیست. در عین حال، ما هنوز توجه داریم که فعال کردن HT در یک دو هسته ای پردازنده 1 فریم اضافی آورد. البته این کافی نیست که بگوییم Core i3 بهتر از پنتیوم است. حداقل، این بهبود به وضوح با تفاوت قیمت این پردازنده ها مطابقت ندارد. و تفاوت قیمت بین Core i5 و Core i7 حتی ارزش یادآوری را ندارد ، زیرا پردازنده بدون پشتیبانی HT دوباره سریعتر شده است. و به طور قابل توجهی سریعتر - 7 درصد. چه بخواهیم چه نخواهیم، ​​دوباره این واقعیت را بیان می کنیم که چهار رشته برای این بازی حداکثر است و بنابراین HyperThreading در این مورد به Core i7 کمک نمی کند، بلکه تداخل دارد.