Domov/Recenze/Součásti/ Jak funguje Hyper Threading v procesorech Intel Core i7?

Jak funguje Hyper Threading v procesorech Intel Core i7?

Autor: Bill Wilson 10. září 2019 Přečteno 4 minuty

Termín Hyper-Threading jste už slyšeli mnohokrát. Má to být nějaká kouzelná technologie, která po povolení zdvojnásobí rychlost vašeho procesoru. Společnosti jej mohou zapnout nebo vypnout a účtovat mnohem více jako prémii.

Chtěl bych říci, že to všechno je naprostý nesmysl a že cílem tohoto článku je naučit vás lépe porozumět tomu, co je Hyper-Threading. Tento článek bude velmi přátelský k nováčkům.

Předmluva

V dřívějších dobách, kdyby Intel nebo AMD musely vyrábět rychlejší CPU, obecně by zvýšily potenciální počet tranzistorů tím, že by se zmenšily a zapadly více do stejného prostoru a pokusily se zvýšit jejich frekvence (měřeno v MHz / GHz). Všechny CPU měly pouze jedno jádro. CPU se staly 32bitovými a zvládly RAM až 4 GB. Později se přesunuli k 64bitovým procesorům, které zvládly skoky RAM a hranice více než jen 4 GB. Poté bylo rozhodnuto použít více jader a rozložit pracovní zátěže mezi tyto více jader pro efektivnější výpočet. Všechna jádra spolu komunikují, aby distribuovala jakýkoli úkol. O takovém úkolu se říká, že je vícevláknový.

Části CPU

CPU se skládá z následujících částí, které pracují v harmonii. Jak bylo uvedeno výše, bude to zjednodušování. Toto je prostě rychlokurz a tuto informaci neberte jako slovo evangelia. Tyto díly nejsou uvedeny v žádném konkrétním pořadí:

• Plánovač (ve skutečnosti na úrovni OS)
• Fetcher
• Dekodér
• Jádro
• Vlákno
• Mezipaměti
• Paměť a řadič I / O
• FPU (Floating Point Unit)
• Registry

Funkce těchto částí jsou následující

Paměť a řadič I / O spravují vstup a výstup dat do a z CPU. Data se přenášejí z pevného disku nebo SSD do paměti RAM, pak se důležitější data přenášejí do mezipaměti CPU. Mezipaměť má 3 úrovně. Např. Core i7 7700K má mezipaměť L3 8 MB. Tuto mezipaměť sdílí celý procesor na 2 MB na jádro. Data odtud jsou shromažďována rychlejší mezipamětí L2. Každé jádro má svou vlastní mezipaměť L2, která je celkem 1 MB a 256 KB na jádro. V případě Core i7 má Hyper-Threading. Každé jádro má 2 vlákna, takže tuto mezipaměť L2 sdílejí obě vlákna. Mezipaměť L1 je celkem 256 kB při 32 kB na vlákno. Zde data poté vstupují do registrů, což je celkem 8 registrů v 32bitovém režimu a 16 registrů v 64bitovém režimu. OS (operační systém) naplánuje procesy nebo pokyny na dostupné vlákno. Jelikož v i7 je 8 vláken, přepne se na vlákna z vláken v jádrech. Operační systémy jako Windows nebo Linux jsou dostatečně chytré, aby věděly, co jsou fyzická jádra a co jsou logická jádra.

Jak funguje Hyper Threading?

V tradičním vícejádrovém CPU má každé fyzické jádro své vlastní zdroje a každé jádro se skládá z jednoho vlákna, které má nezávislý přístup ke všem zdrojům. Hyper-Threading zahrnuje 2 (nebo ve vzácných případech více) vláken sdílejících stejné zdroje. Plánovač může přepínat úkoly a procesy mezi těmito vlákny.

U tradičního vícejádrového CPU může jádro „zaparkovat“ nebo zůstat nečinné, pokud k němu nemá přiřazena žádná data nebo proces. Tento stav se nazývá hladovění a je zdravě řešen pomocí SMT nebo Hyper-Threading.

Fyzická vs. logická jádra (a co jsou vlákna)

Pokud si přečtete specifikační list pro téměř každý Core i5, všimnete si, že má 4 fyzická jádra a 4 logická jádra nebo 4 vlákna (Coffee Lake i5s má 6 jader a 6 vláken). Všechny i7s do 7700K jsou 4 jádra a 8 vláken / logická jádra. V kontextu architektury procesorů Intel jsou vlákna a logická jádra totéž. S kávovým jezerem nezměnili rozložení své architektury od 1. generace Nehalem až dodnes, takže tato informace vydrží. Tato informace nebude stačit pro starší procesory AMD, ale Ryzen také hodně změnil jejich rozložení a jejich procesory jsou nyní designově podobné procesorům Intel.

Výhody Hyper Threading

• Hyper-Threading řeší problém „hladovění“. Pokud je jádro nebo vlákno volné, plánovač mu může předat data namísto zbývajícího nečinnosti jádra nebo čekání na to, aby jím protékala další nová data.
• Mnohem větší a paralelní pracovní zátěž lze provést s vyšší efektivitou. Jelikož existuje více vláken k paralelizaci, aplikace, které jsou silně závislé na více vláknech, mohou významně posílit svou práci (ne dvakrát rychlejší).
• Pokud hrajete a na pozadí běží nějaký důležitý úkol, CPU se nebude snažit poskytnout adekvátní snímky a spustit tento úkol hladce, protože může přepínat zdroje mezi vlákny.

Nevýhody Hyper Threading

Následují velké nevýhody, ale spíše nepříjemnosti.

• Hyper-Threading potřebuje implementaci z úrovně softwaru, aby ji mohl využívat. I když se vyvíjí stále více aplikací, které využívají výhod více vláken, aplikace, které nevyužívají žádnou technologii SMT (Simultánní více vláken) nebo dokonce více fyzických jader, budou fungovat úplně stejně bez ohledu na to. Výkon těchto aplikací závisí více na rychlosti hodin a IPC procesoru.
• Hyper-Threading může způsobit, že CPU vytvoří více tepla. To je důvod, proč i5s používaly hodiny mnohem vyšší než i7s, protože se neohřívaly tolik, protože mají méně vláken.
• Více vláken sdílí stejné zdroje v jádru. To je důvod, proč se výkon nezdvojnásobuje. Je to místo toho velmi chytrá metoda k maximalizaci efektivity a zvýšení výkonu, kdykoli je to možné.

Závěr

Hyper-Threading je stará technologie, ale jedna zde zůstane. Vzhledem k tomu, že aplikace jsou stále náročnější a zvyšující se úmrtnost podle Mooreova zákona, schopnost paralelizovat pracovní vytížení pomohla výrazně zlepšit výkon. Schopnost spouštět částečně paralelní pracovní zátěže pomáhá zvýšit vaši produktivitu a zvládne vaši práci rychleji bez koktání. A pokud hledáte koupit nejlepší základní desku pro váš procesor i7 7. generace, podívejte se na tento článek.

#	Náhled	název	NVIDIA SLI	AMD CrossFire	Fáze VRM	RGB	Nákup
1		FORMULA ASUS MAXIMUS IX			10		Zkontrolujte cenu
2		MSI Arsenal Gaming Intel Z270			10		Zkontrolujte cenu
3		MSI Performance Gaming Intel Z270			11		Zkontrolujte cenu
4		ASRock Gaming K6 Z270			10+2		Zkontrolujte cenu
5		GIGABYTE AORUS GA-Z270X Gaming 8			11		Zkontrolujte cenu

#	1
Náhled
název	FORMULA ASUS MAXIMUS IX
NVIDIA SLI
AMD CrossFire
Fáze VRM	10
RGB
Nákup	Zkontrolujte cenu

#	2
Náhled
název	MSI Arsenal Gaming Intel Z270
NVIDIA SLI
AMD CrossFire
Fáze VRM	10
RGB
Nákup	Zkontrolujte cenu

#	3
Náhled
název	MSI Performance Gaming Intel Z270
NVIDIA SLI
AMD CrossFire
Fáze VRM	11
RGB
Nákup	Zkontrolujte cenu

#	4
Náhled
název	ASRock Gaming K6 Z270
NVIDIA SLI
AMD CrossFire
Fáze VRM	10+2
RGB
Nákup	Zkontrolujte cenu

#	5
Náhled
název	GIGABYTE AORUS GA-Z270X Gaming 8
NVIDIA SLI
AMD CrossFire
Fáze VRM	11
RGB
Nákup	Zkontrolujte cenu

Poslední aktualizace 2020-12-23 v 05:32 / Affiliate links / Images from Amazon Product Advertising API