Πώς λειτουργεί το Hyper Threading σε επεξεργαστές Intel Core i7;
Πώς λειτουργεί το Hyper Threading σε επεξεργαστές Intel Core i7;
Από τον Bill Wilson 10 Σεπτεμβρίου 2019 4 λεπτά ανάγνωσηΈχετε ακούσει τον όρο Hyper-Threading πολλές φορές. Υποτίθεται ότι είναι μια μαγική τεχνολογία που διπλασιάζει την ταχύτητα του επεξεργαστή σας μόλις ενεργοποιηθεί. Οι εταιρείες μπορούν είτε να την ενεργοποιήσουν είτε να την απενεργοποιήσουν και να χρεώσουν πολύ περισσότερο σαν ασφάλιστρο.
Θα ήθελα να πω ότι όλα αυτά είναι εντελώς ανοησίες και ότι αυτό το άρθρο στοχεύει να σας εκπαιδεύσει για να κατανοήσετε καλύτερα τι είναι το Hyper-Threading. Αυτό το άρθρο θα είναι πολύ φιλικό προς τους αρχάριους.
Πρόλογος
Στις παλαιότερες μέρες, εάν η Intel ή η AMD έπρεπε να κάνουν ταχύτερη CPU, γενικά θα αύξανε τον πιθανό αριθμό τρανζίστορ συρρικνώνοντάς τα και τοποθετώντας περισσότερο στον ίδιο χώρο και προσπάθησαν να αυξήσουν τις συχνότητές τους (μετρούμενες σε MHz / GHz). Όλες οι CPU είχαν μόνο έναν πυρήνα. Οι CPU έγιναν 32 bit και μπορούσαν να χειριστούν RAM έως και 4 GB. Αργότερα μεταφέρθηκαν σε επεξεργαστές 64 bit που θα μπορούσαν να χειριστούν τα άλματα της μνήμης RAM περισσότερο από μόλις 4 GB. Στη συνέχεια, αποφασίστηκε η χρήση πολλαπλών πυρήνων και η εξάπλωση φόρτου εργασίας σε αυτούς τους πολλαπλούς πυρήνες για πιο αποτελεσματικό υπολογισμό. Όλοι οι πυρήνες επικοινωνούν μεταξύ τους για να διανείμουν οποιαδήποτε εργασία. Ένα τέτοιο έργο λέγεται ότι είναι ένα πολύπλευρο έργο.
Μέρη CPU
Η CPU αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη που λειτουργούν αρμονικά. Όπως προαναφέρθηκε, αυτό θα είναι μια υπερβολική απλοποίηση. Αυτό είναι απλώς ένα μάθημα συντριβής και, μην πάρετε αυτές τις πληροφορίες ως τη λέξη του Ευαγγελίου. Αυτά τα μέρη δεν αναφέρονται σε καμία συγκεκριμένη σειρά:
- Χρονοδιάγραμμα (στην πραγματικότητα σε επίπεδο λειτουργικού συστήματος)
- Φέρων
- Αποκρυπτογράφος
- Πυρήνας
- Νήμα
- Κρύπτη
- Ελεγκτής μνήμης και I / O
- FPU (μονάδα κινητής υποδιαστολής)
- Μητρώα
Οι λειτουργίες αυτών των μερών έχουν ως εξής
Η μνήμη και ο ελεγκτής I / O διαχειρίζονται την είσοδο και την έξοδο των δεδομένων από και προς την CPU. Τα δεδομένα μεταφέρονται από το σκληρό δίσκο ή το SSD στη μνήμη RAM, και στη συνέχεια τα πιο σημαντικά δεδομένα μεταφέρονται στην προσωρινή μνήμη της CPU. Η προσωρινή μνήμη έχει 3 επίπεδα. Για παράδειγμα, π.χ. ο Core i7 7700K έχει L3 cache 8 MB. Αυτή η προσωρινή μνήμη μοιράζεται ολόκληρη η CPU στα 2 MB ανά πυρήνα. Τα δεδομένα από εδώ παραλαμβάνονται από την ταχύτερη προσωρινή μνήμη L2. Κάθε πυρήνας έχει τη δική του L2 cache που είναι 1 MB συνολικά και 256 KB ανά πυρήνα. Όπως στην περίπτωση του Core i7, έχει Hyper-Threading. Κάθε πυρήνας έχει 2 νήματα, οπότε αυτή η προσωρινή μνήμη L2 μοιράζεται και τα δύο νήματα. Το L1 cache συνολικά είναι 256 KB στα 32 KB ανά νήμα. Εδώ τα δεδομένα εισέρχονται στη συνέχεια στους καταχωρητές που είναι συνολικά 8 καταχωρητές σε λειτουργία 32-bit και 16 καταχωρητές σε λειτουργία 64-bit. Το λειτουργικό σύστημα (Λειτουργικό σύστημα) προγραμματίζει διαδικασίες ή οδηγίες στο διαθέσιμο νήμα. Δεδομένου ότι υπάρχουν 8 νήματα σε ένα i7, θα αλλάξει από και προς τα νήματα μέσα στους πυρήνες. Τα λειτουργικά συστήματα όπως τα Windows ή το Linux είναι αρκετά έξυπνα για να γνωρίζουν τι είναι οι φυσικοί πυρήνες και τι είναι οι λογικοί πυρήνες.
Πώς λειτουργεί το Hyper Threading;
Σε μια παραδοσιακή πολυπύρηνη CPU, κάθε φυσικός πυρήνας έχει τους δικούς του πόρους και κάθε πυρήνας αποτελείται από ένα νήμα που έχει ανεξάρτητη πρόσβαση σε όλους τους πόρους. Το Hyper-Threading περιλαμβάνει 2 (ή σε σπάνιες περιπτώσεις περισσότερα) θέματα που μοιράζονται τους ίδιους πόρους. Ο προγραμματιστής μπορεί να αλλάξει εργασίες και διαδικασίες μεταξύ αυτών των νημάτων. 
Σε μια παραδοσιακή πολυπύρηνη CPU, ο πυρήνας μπορεί να «σταθμεύσει» ή να παραμείνει αδρανής εάν δεν έχει εκχωρήσει δεδομένα ή διαδικασία. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται λιμοκτονία και επιλύεται υγιεινά με SMT ή Hyper-Threading.
Φυσικά έναντι λογικών πυρήνων (και τι είναι τα νήματα)
Εάν διαβάσετε το φύλλο προδιαγραφών για σχεδόν κάθε Core i5, θα παρατηρήσετε ότι έχει 4 φυσικούς πυρήνες και 4 λογικούς πυρήνες ή 4 νήματα (το Coffee Lake i5s έχει 6 πυρήνες και 6 νήματα). Όλα τα i7s έως 7700K είναι 4 πυρήνες και 8 πυρήνες / λογικοί πυρήνες. Στο πλαίσιο της αρχιτεκτονικής CPU της Intel, τα νήματα και οι λογικοί πυρήνες είναι το ίδιο πράγμα. Δεν έχουν αλλάξει τη διάταξη της αρχιτεκτονικής τους από την 1η γενιά Nehalem μέχρι σήμερα με το Coffee Lake, ώστε αυτές οι πληροφορίες να κρατηθούν. Αυτές οι πληροφορίες δεν θα είναι αρκετές για παλαιότερους επεξεργαστές AMD, αλλά ο Ryzen έχει επίσης αλλάξει μεγάλο μέρος της διάταξής τους και οι επεξεργαστές τους είναι τώρα παρόμοιοι στο σχεδιασμό με τους Intel.
Πλεονεκτήματα του Hyper Threading
- Το Hyper-Threading λύνει το πρόβλημα της «πείνας». Εάν ένας πυρήνας ή ένα νήμα είναι δωρεάν, ο προγραμματιστής μπορεί να μεταβιβάσει τα δεδομένα σε αυτό αντί του πυρήνα να παραμείνει αδρανής ή να περιμένει κάποια άλλα νέα δεδομένα να περάσουν από αυτό.
- Πολύ μεγαλύτερος και παράλληλος φόρτος εργασίας μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Καθώς υπάρχουν περισσότερα νήματα για παράλληλο, οι εφαρμογές που εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από πολλά νήματα μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά την εργασία τους (όχι όμως δύο φορές πιο γρήγορα).
- Εάν παίζετε παιχνίδια και έχετε κάποιο είδος σημαντικής εργασίας που εκτελείται στο παρασκήνιο, η CPU δεν θα αγωνιστεί να παρέχει επαρκή καρέ και να εκτελεί την εργασία ομαλά καθώς μπορεί να αλλάξει πόρους μεταξύ νημάτων.
Μειονεκτήματα του Hyper Threading
Τα ακόλουθα δεν είναι πολλά μειονεκτήματα, αλλά είναι πιο ενοχλητικά.
- Το Hyper-Threading χρειάζεται εφαρμογή από επίπεδο λογισμικού για να επωφεληθεί. Παρόλο που όλο και περισσότερες εφαρμογές αναπτύσσονται για να επωφεληθούν από πολλά νήματα, εφαρμογές που δεν εκμεταλλεύονται καμία τεχνολογία SMT (ταυτόχρονη πολλαπλή κλωστή) ή ακόμη και πολλούς φυσικούς πυρήνες θα τρέχουν ακριβώς το ίδιο ανεξάρτητα. Η απόδοση αυτών των εφαρμογών εξαρτάται περισσότερο από την ταχύτητα του ρολογιού και το IPC ενός CPU.
- Το Hyper-Threading μπορεί να προκαλέσει τη CPU να δημιουργήσει περισσότερη θερμότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα i5s είχαν ρολόι πολύ υψηλότερα από τα i7s επειδή δεν θα θερμαίνονταν όσο είχαν λιγότερα νήματα.
- Πολλά νήματα μοιράζονται τους ίδιους πόρους σε έναν πυρήνα. Γι 'αυτό η απόδοση δεν διπλασιάζεται. Αντίθετα, είναι μια πολύ έξυπνη μέθοδος για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης και την ενίσχυση της απόδοσης όπου είναι δυνατόν.
συμπέρασμα
Το Hyper-Threading είναι παλιά τεχνολογία, αλλά ένα εδώ για να μείνετε. Καθώς οι αιτήσεις γίνονται όλο και πιο απαιτητικές, και το αυξανόμενο ποσοστό θανάτου του νόμου του Moore, η ικανότητα παράλληλου φόρτου εργασίας έχει βοηθήσει στη βελτίωση της απόδοσης σημαντικά. Η δυνατότητα μερικής παράλληλης φόρτωσης εργασίας αυξάνει την παραγωγικότητά σας και ολοκληρώνει τη δουλειά σας γρηγορότερα χωρίς τραύλισμα. Και αν ψάχνετε να αγοράσετε την καλύτερη μητρική πλακέτα για τον επεξεργαστή i7 7ης γενιάς, ρίξτε μια ματιά σε αυτό το άρθρο.
| # | Προεπισκόπηση | Ονομα | NVIDIA SLI | AMD CrossFire | Φάσεις VRM | RGB | Αγορά |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 |  | ASUS MAXIMUS IX FORMULA |  | | 10 | | Ελέγξτε την τιμή |
| 2 |  | MSI Arsenal Gaming Intel Z270 |  | | 10 | | Ελέγξτε την τιμή |
| 3 |  | MSI Performance Gaming Intel Z270 | | | 11 | | Ελέγξτε την τιμή |
| 4 |  | ASRock Gaming K6 Z270 | | | 10+2 | | Ελέγξτε την τιμή |
| 5 |  | GIGABYTE AORUS GA-Z270X Gaming 8 | | | 11 | | Ελέγξτε την τιμή |
| # | 1 |
| Προεπισκόπηση | |
| Ονομα | ASUS MAXIMUS IX FORMULA |
| NVIDIA SLI | |
| AMD CrossFire | |
| Φάσεις VRM | 10 |
| RGB | |
| Αγορά | Ελέγξτε την τιμή |
| # | 2 |
| Προεπισκόπηση | |
| Ονομα | MSI Arsenal Gaming Intel Z270 |
| NVIDIA SLI | |
| AMD CrossFire | |
| Φάσεις VRM | 10 |
| RGB | |
| Αγορά | Ελέγξτε την τιμή |
| # | 3 |
| Προεπισκόπηση | |
| Ονομα | MSI Performance Gaming Intel Z270 |
| NVIDIA SLI | |
| AMD CrossFire | |
| Φάσεις VRM | 11 |
| RGB | |
| Αγορά | Ελέγξτε την τιμή |
| # | 4 |
| Προεπισκόπηση | |
| Ονομα | ASRock Gaming K6 Z270 |
| NVIDIA SLI | |
| AMD CrossFire | |
| Φάσεις VRM | 10+2 |
| RGB | |
| Αγορά | Ελέγξτε την τιμή |
| # | 5 |
| Προεπισκόπηση | |
| Ονομα | GIGABYTE AORUS GA-Z270X Gaming 8 |
| NVIDIA SLI | |
| AMD CrossFire | |
| Φάσεις VRM | 11 |
| RGB | |
| Αγορά | Ελέγξτε την τιμή |
Τελευταία ενημέρωση στις 2020-12-23 στις 05:32 / Σύνδεσμοι συνεργατών / Εικόνες από το Amazon Product Advertising API
