Kako Hyper Threading deluje v procesorjih Intel Core i7?

Izraz Hyper-Threading ste že velikokrat slišali. Menda gre za neko čarobno tehnologijo, ki podvoji hitrost vašega procesorja, ko je ta enkrat omogočen. Podjetja jo lahko vklopijo ali izklopijo in zaračunajo veliko več kot premija.

Rad bi rekel, da je vse to popolna neumnost in da vas želi ta članek poučiti, da boste bolje razumeli, kaj je Hyper-Threading. Ta članek bo zelo primeren za novince.

Predgovor

Če bi morala Intel ali AMD v starejših časih narediti hitrejši CPU, bi na splošno povečala potencialno število tranzistorjev, tako da bi jih skrčila in prilegala več v isti prostor ter poskušala povečati njihove frekvence (merjene v MHz / GHz). Vsi procesorji so imeli samo eno jedro. CPU so postali 32-bitni in so zmoreli RAM do 4 GB. Kasneje so se preselili na 64-bitne CPU-je, ki so zmogli več kot 4 GB RAM-a. Nato smo se odločili, da uporabimo več jeder in razporedimo delovne obremenitve po teh več jedrih za učinkovitejše računalništvo. Vsa jedra komunicirajo med seboj, da razdelijo katero koli nalogo. Takšna naloga naj bi bila večnitna naloga.

Deli procesorja

CPU je sestavljen iz naslednjih delov, ki delujejo usklajeno. Kot smo že omenili, bo to preveč poenostavitev. To je preprosto neskladen tečaj in teh informacij ne jemljite kot besedo evangelija. Ti deli niso navedeni v nobenem posebnem vrstnem redu:

• Načrtovalec (dejansko na ravni OS)
• Pridobivalec
• Dekodirnik
• Jedro
• Navoj
• predpomnilnik
• Krmilnik pomnilnika in V / I
• FPU (enota s plavajočo vejico)
• Registri

Naloge teh delov so naslednje

Krmilnik pomnilnika in V / I upravljata vnos in izhod podatkov v in iz CPU. Podatki se s trdega diska ali SSD-ja prenesejo v RAM, nato pa se pomembnejši podatki vnesejo v predpomnilnik CPU-ja. Predpomnilnik ima 3 ravni. Za npr. Core i7 7700K ima predpomnilnik L3 8 MB. Ta predpomnilnik si deli celotni CPU z 2 MB na jedro. Podatke od tu zajema hitrejši predpomnilnik L2. Vsako jedro ima svoj predpomnilnik L2, kar je skupno 1 MB in 256 KB na jedro. Tako kot Core i7 ima tudi Hyper-Threading. Vsako jedro ima 2 niti, zato si ta predpomnilnik L2 delita obe niti. Predpomnilnik L1 je skupno 256 KB pri 32 KB na nit. Tu podatki nato vstopijo v registre, ki so skupaj 8 v 32-bitnem načinu in 16 v 64-bitnem načinu. OS (operacijski sistem) razporedi procese ali navodila za razpoložljivo nit. Ker je v i7 8 niti, bo preklopil na niti iz niti znotraj jeder. OS, kot je Windows ali Linux, je dovolj pameten, da ve, kaj so fizična jedra in kaj logična.

Kako deluje Hyper Threading?

V tradicionalnem večjedrnem procesorju ima vsako fizično jedro lastne vire in vsako jedro je sestavljeno iz ene niti, ki ima neodvisen dostop do vseh virov. Hyper-Threading vključuje 2 niti (ali v redkih primerih več) niti, ki si delita iste vire. Načrtovalnik lahko med temi nitmi preklaplja naloge in procese.

V tradicionalnem večjedrnem procesorju lahko jedro 'parkira' ali ostane nedejaven, če mu niso dodeljeni nobeni podatki ali postopek. To stanje imenujemo stradanje in ga zdravo rešimo s sistemom SMT ali Hyper-Threading.

Fizična vs logična jedra (in kaj so niti)

Če preberete tehnični list za skoraj vsak Core i5, boste opazili, da ima 4 fizična jedra in 4 logična jedra ali 4 niti (Coffee Lake i5s ima 6 jeder in 6 niti). Vsi i7 do 7700K so 4 jedra in 8 nitnih / logičnih jeder. V kontekstu Intelove arhitekture procesorjev so niti in logična jedra ista stvar. Postavitve svoje arhitekture niso spremenili od prve generacije Nehalema, pa vse do danes z Coffee Lakeom, tako da bodo te informacije držale. Te informacije ne bodo zadoščale za starejše procesorje AMD, vendar je Ryzen tudi precej spremenil njihovo postavitev in njihovi procesorji so zdaj po zasnovi podobni Intelovim.

Prednosti Hyper Threadinga

glasnost ne deluje na iphone 4

• Hyper-Threading reši problem 'stradanja'. Če je jedro ali nit prosta, ji lahko razporejevalnik posreduje podatke, namesto da jedro ostane v mirovanju ali čaka, da se skozi njega pretakajo nekateri novi podatki.
• Veliko večje in vzporedne delovne obremenitve je mogoče storiti z večjo učinkovitostjo. Ker obstaja več niti za vzporeditev, lahko aplikacije, ki so močno odvisne od več niti, znatno povečajo svoje delo (čeprav ne dvakrat hitreje).
• Če igrate igre in se v ozadju izvaja nekakšna pomembna naloga, se CPU ne bo trudil, da bi zagotovil ustrezne okvire in to nalogo zagnal gladko, saj lahko preklaplja vire med nitmi.

Slabosti hiper navojev

Naslednje ni veliko pomanjkljivosti, ampak bolj nevšečnosti.

• Hyper-Threading potrebuje implementacijo s programske ravni, da jo lahko izkoristite. Čeprav se vedno več aplikacij razvija za izkoriščanje prednosti več niti, bodo aplikacije, ki ne izkoristijo nobene tehnologije SMT (simultano večnitnost) ali celo več fizičnih jeder, delovale popolnoma enako, ne glede na to. Zmogljivost teh aplikacij je bolj odvisna od takta in IPC-ja CPU-ja.
• Hyper-Threading lahko povzroči, da CPU ustvari več toplote. Zato so se i5-ji včasih obratovali precej višje kot i7-i, ker se ne bi ogrevali toliko, kot bi imeli manj niti.
• Več niti deli enake vire znotraj jedra. Zato se zmogljivost ne podvoji. Namesto tega je zelo pametna metoda za povečanje učinkovitosti in povečanje učinkovitosti, kadar koli je to mogoče.

Zaključek

Hyper-Threading je stara tehnologija, ki pa je ostala tukaj. Ker so aplikacije vse bolj zahtevne in naraščajoča smrtnost Moorejevega zakona, je zmožnost paraleliziranja delovnih obremenitev pripomogla k bistvenemu izboljšanju učinkovitosti. Če lahko delno vzporedno izvajate delovne obremenitve, povečate svojo produktivnost in hitreje opravite svoje delo brez jecljanja. Če želite kupiti najboljšo matično ploščo za sedmo generacijo procesorja i7, si oglejte to Članek.

Zadnja posodobitev 2021-01-05 ob 22:02 / Partnerske povezave / Slike iz API-ja za oglaševanje izdelkov Amazon