Hyper-threading - що це? Як включити hyper-threading?

Багато процесори Intel включають модулі з підтримкою Hyper-Threading Technology, яка, відповідно до ідеї розробників, повинна сприяти збільшенню продуктивності мікросхеми та прискоренню роботи ПК в цілому. Яка специфіка даного рішення від американської корпорації? Яким чином можна використовувати переваги Hyper-Threading?

Основні відомості про технологію

Розглянемо ключові відомості про Hyper-Threading. Що це за технологія? Її розробила компанія Intel і вперше представила громадськості в 2001 році. Метою її створення було збільшення продуктивності серверів. Основний принцип, реалізований у Hyper-Threading - розподіл процесорних обчислень на кілька потоків. Причому це можливо, навіть якщо на відповідного типу мікросхемі встановлено тільки одне ядро (у свою чергу, якщо їх 2 і більше, і потоки в процесорі вже розподілені - технологія вдало доповнює цей механізм).

Забезпечення роботи головної мікросхеми ПК в рамках декількох потоків здійснюється за рахунок створення копій архітектурних станів в ході обчислень. При цьому задіюється один і той же набір ресурсів на мікросхемі. Якщо додаток використовує соответствущий можливість, то практично значущі операції здійснюються набагато швидше. Важливо також, щоб технологію, про яку йде мова, підтримувала система введення-виведення комп`ютера - BIOS.

Включення Hyper-Threading

Якщо процесор, встановлений в ПК, підтримує відповідний стандарт, то він, як правило, активізується автоматично. Але в деяких випадках доводиться здійснювати вручну необхідні дії, щоб запрацювала технологія Hyper-Threading. Як включити її? Дуже просто.

Необхідно увійти в головний інтерфейс BIOS. Для цього на самому початку завантаження комп`ютера потрібно натиснути DEL, іноді - F2, F10, рідше - інші клавіші, але потрібна завжди з`являється в одній з рядків тексту, що відображаються на екрані відразу після включення ПК. В інтерфейсі BIOS потрібно знайти пункт Hyper-Threading: в підтримуючих його версіях системи введення-виведення він зазвичай розташований на видному місці. Вибравши відповідну опцію, слід натиснути Enter і активувати її, зазначивши як Enabled. Якщо даний режим вже заданий, то значить Hyper-Threading Technology працює. Можна задіяти всі її переваги. Активувавши технологію в настройках, слід зберегти всі записи в BIOS, вибравши пункт Save and Exit Setup. Після цього комп`ютер перезавантажиться в режимі, коли процесор працює з підтримкою Hyper-Theading. Схожим чином здійснюється відключення Hyper-Threading. Для цього потрібно вибрати у відповідному пункті іншу опцію - Disabled і зберегти налаштування.

Вивчивши, як включити Hyper-Threading і дезактивувати дану технологію, розглянемо її особливості докладніше.

Процесори з підтримкою Hyper Threading

Перший процесор, на якому була реалізована розглянута концепція компанії, згідно з деякими даними - Intel Xeon MP, також відомий як Foster MP. Дана мікросхема в ряді архітектурних компонентів схожа з Pentium 4, на якому також згодом була реалізована технологія, про яку йде мова. Згодом функція багатопоточних обчислень була впроваджена на серверних процесорах Xeon з ядром Prestonia.

Якщо говорити про поточну поширеності Hyper-Threading - які «Проц» підтримують її? У числі найпопулярніших мікросхем даного типу - ті, що відносяться до сімейств Core і Xeon. Також є відомості про те, що схожі алгоритми впроваджені в процесорах типу Itanium і Atom.

Вивчивши основні відомості про Hyper-Threading, процесори з її підтримкою, розглянемо найбільш примітні факти, що стосуються історії розробки технології.

Історія розробки

Як ми зазначили вище, компанія Intel показала концепцію, про яку йде мова, громадськості в 2001 році. Але перші кроки у створенні технології були зроблені ще на початку 90-х. Інженерами американської компанії було відмічено, що ресурси процесорів ПК при виконанні ряду операцій задіюються не повністю.

Як підрахували фахівці Intel, під час роботи користувача на ПК мікросхема в рамках значних інтервалів - чи не основну частину часу - задіюється не надто активно - приблизно на 30%. Думки експертів щодо цієї цифри дуже різні - хтось вважає її явно заниженою, інші - цілком погоджуються з тезою американських розробників.

Однак більшість IT-фахівців сходилася на думці, що нехай і не 70% потужностей процесора простоює, але вельми значний їх обсяг.

Головне завдання розробників

Компанія Intel вирішила виправити це становище справ за рахунок якісно нового підходу до забезпечення ефективності роботи головних мікросхем ПК. Було запропоновано створити технологію, яка б сприяла більш активному використанню можливостей процесорів. У 1996 році фахівці Intel почали її практичну розробку.

Згідно з концепцією американської корпорації, процесор, обробляючи дані від однієї програми, міг би направляти ресурси, що простоюють на роботу з іншим додатком (або компонентом поточного, але мають іншу структуру і вимагає задіяння додаткових ресурсів). Відповідний алгоритм також припускав ефективну взаємодію з іншими апаратними компонентами ПК - оперативною пам`яттю, чіпсет, а також програмами.

Intel вдалося вирішити поставлене завдання. Спочатку технологія називалася Willamette. У 1999 році вона була впроваджена в архітектуру деяких процесорів, і почалося її тестування. Незабаром технологія отримала сучасну назву - Hyper-Threading. Що це саме було - простий ребрендинг або кардинальні коригування платформи, сказати складно. Подальші факти, що стосуються появи технології на публіці та її реалізації в різних моделях процесорів Intel, нам уже відомі. У числі поширених сьогодні найменувань розробки - Hyper-Threading Technology.

Аспекти сумісності з технологією

Наскільки якісно реалізована підтримка технології Hyper-Threading в операційних системах? Можна відзначити, що якщо мова йде про сучасних версіях Windows, то ніяких проблем з тим, щоб користувач повноцінно задіяв переваги Intel Hyper-Threading Technology, не виникне. Зрозуміло, дуже важливо також і те, щоб технологію підтримувала система введення-виведення - про це ми сказали вище.

Програмні та апаратні фактори

Костьольна старих версій ОС - Windows 98, NT і відносно застарілою XP, необхідна умова сумісності з Hyper-Threading - підтримка ACPI. Якщо в ОС вона не реалізована, то не всі потоки обчислень, які утворені відповідними модулями, будуть розпізнані комп`ютером. Відзначимо, що Windows XP в цілому забезпечує задіяння переваг розглянутої технології. Також вкрай бажано, щоб алгоритми багатопоточності були реалізовані і у використовуваних власником ПК додатках.

Іноді може знадобитися заміна материнської плати ПК - у випадку встановлення на ній процесорів з підтримкою Hyper-Threading замість тих, які стояли на ній спочатку і не були сумісні технологією. Однак, як і у випадку з операційними системами, особливих проблем не буде, якщо в розпорядженні користувача - сучасний ПК або хоча б відповідний по компонентах «заліза» першим процесорам Intel Core i5. Hyper Threading, як ми зазначили вище, реалізований в лінійці Core, і адаптовані до нього чіпсети на материнських платах повністю підтримують відповідні функції мікросхеми.

Критерії прискорення

Якщо комп`ютер на рівні апаратних і програмних компонентів не буде сумісний з Hyper-Threading, то дана технологія, в теорії, може навіть уповільнити його роботу. Такий стан справ змусило деяких IT-фахівців засумніватися у перспективності рішення від Intel. Вони вирішили, що не технологічний стрибок, а маркетинговий хід лежить в основі концепції Hyper Threading, що це алгоритм, який в силу своєї архітектури не здатний помітно прискорити роботу ПК. Але сумніви критиків були досить швидко розвіяні інженерами Intel.

Отже, базові умови для того, щоб технологія була успішно задіяна:

- підтримка Hyper-Threading системою введення-виведення;

- сумісність материнської плати з процесором відповідного типу;

- підтримка технології операційною системою і конкретним додатком, що працює в ній.

Якщо за першими двома пунктами особливих проблем не повинно з`явитися, то в аспекті сумісності програм з Hyper-Threading все ж можуть виникати деякі накладки. Але можна відзначити, що якщо додаток підтримує, наприклад, роботу з двоядерними процесорами, то воно буде сумісне, практично гарантовано, з технологією від Intel.

Принаймні є дослідження, що підтверджують зростання продуктивності програм, адаптованих до двоядерним мікросхемам, приблизно на 15-18%, якщо в процесорі працюють модулі Intel Hyper Threading. Як відключити їх - ми вже знаємо (на випадок, якщо у користувача виникнуть сумніви в доцільності задіяння технології). Але відчутних приводів для їх появи, ймовірно, дуже небагато.

Практична корисність Hyper-Threading

Чи дала технологія, про яку йде мова, відчутні конкурентні переваги компанії Intel? Є різні думки на цей рахунок. Але дуже багато хто відзначає: настільки стала затребуваною технологія Hyper-Threading, що це рішення стало незамінним для багатьох виробників серверних систем, до того ж було позитивно зустрінуте рядовими користувачами ПК.

Апаратна обробка даних

Основна перевага технології - в тому, що вона реалізована в апаратному форматі. Тобто основна частина обчислень буде вироблятися всередині процесора на спеціальних модулях, а не у вигляді програмних алгоритмів, переданих на рівень основного ядра мікросхеми - що передбачало б зниження загальної продуктивності ПК. В цілому, як відзначають IT-експерти, інженерам Intel вдалося вирішити задачу, яка була визначена ними на початку розробки технології - змусити процесор функціонувати ефективніше. Дійсно, як показали тести, при вирішенні багатьох практично значимих для користувача завдань використання Hyper-Threading дозволило істотно прискорити роботу.

Можна відзначити, що серед процесорів Pentium 4 ті мікросхеми, які були оснащені модулями підтримки розглянутої технології, працювали істотно ефективніше першого модифікацій. Багато в чому це виражалося в здатності ПК функціонувати в режимі реальної багатозадачності - коли відкрито кілька різнотипних додатків Windows, і вкрай небажано, щоб в силу активізації споживання ресурсів системи одним з них знижувалася швидкість роботи інших.

Одночасне вирішення різних завдань

Таким чином, процесори з підтримкою Hyper-Threading краще адаптовані, ніж мікросхеми, несумісні з нею, до одночасного запуску, наприклад, браузера, програванню музики і роботі з документами. Зрозуміло, всі ці переваги відчуваються користувачем на практиці, тільки якщо програмні і апаратні компоненти ПК характеризуються достатньою сумісністю з подібним режимом роботи.

Аналогічні розробки

Технологія Hyper-Threading - не єдина, яка створена з метою підвищення продуктивності ПК за рахунок багатопоточних обчислень. У неї є аналоги.

Наприклад, в процесорах POWER5, випущених компанією IBM, також реалізована підтримка багатопоточності. Тобто кожне з ядер процесора (всього на ньому встановлено 2 відповідних елементу), може виконувати завдання в рамках 2 потоків. Тим самим мікросхема обробляє 4 потоки обчислень одночасно.

У компанії AMD також є відмінні результати роботи в області концепцій багатопоточності. Так, відомо, що в архітектурі Bulldozer задіюються алгоритми, схожі з Hyper-Threading. Особливість рішення від AMD в тому, що кожен з потоків обробляє окремі блоки процесора. При цьому кеш другого рівня залишається спільним. Схожі концепції реалізовані і в розробленій AMD архітектурі Bobcat, яка адаптована для ноутбуків і невеликих ПК.

Зрозуміло, прямими аналогами концепції від AMD, IBM і Intel вважати можна дуже умовно. Так само як і підходи до конструювання архітектури процесорів в цілому. Але принципи, реалізовані у відповідних технологіях, можна вважати цілком схожими, а цілі, які поставлені розробниками в аспекті підвищення ефективності функціонування мікросхем - дуже близькими по суті, якщо не ідентичними.

Такими є ключові факти, що стосуються найцікавішій технології від Intel. Що вона собою являє, як включити Hyper-Threading або, навпаки, дезактивувати, ми визначили. Справа, ймовірно, в практичному використанні її переваг, які можна задіяти, переконавшись, що ПК в апаратних і програмних компонентах підтримує технологію.