ПРОЦЕССОРЫ

Редакция THG,  14 марта 2010 Страница:   1 2 3 4

Введение

Intel впервые использовала термин Hyper-Threading при объявлении процессора Pentium 4 "Northwood" на частоте 3,06 ГГц и Xeon MP "Foster" в 2002 году. Эта технология является проприетарной для Intel, основная цель заключается в улучшении использования процессора через увеличение параллельной нагрузки. У последнего процессора Core i7-980X с шестью физическими ядрами технология Hyper-Threading удваивает количество ядер до 12 виртуальных ядер на настольных ПК.

В результате возникает вопрос: может ли программное обеспечение получить преимущество от более чем восьми потоков? Как технология Hyper-Threading сказывается на эффективности энергопотребления? И не имеет ли больше смысла придерживаться шести физических ядер вместо того, чтобы рисковать распределением потоков многопоточных приложений на виртуальные ядра?

Процессор Intel Gulftown (Intel Core i9-980X Extreme) поддерживает технологию Hyper-Threading, обеспечивая 12 виртуальных ядер. Однако преимущество по производительности мы обнаружили лишь в немногих специфических приложениях.

История Hyper-Threading

Позвольте нам начать с того, что объявление Hyper-Threading было фактически необходимым: поскольку у процессоров поколения Pentium 4 использовался очень длинный конвейер, было очень важно увеличивать тактовые частоты, чтобы сохранять конвейер постоянно занятым. По этой причине Intel продублировала блоки, которые хранят архитектурное состояние, в результате чего ядро процессора с поддержкой Hyper-Threading выглядело для операционной системы как два логических ядра. Планировщик мог одновременно распределять на выполнение два потока или процесса, и если система предсказания ветвлений Intel работала хорошо, это гарантировало эффективную загрузку и выполнение инструкций.

Преимущества для Pentium 4 заключались, в основном, в повышенной отзывчивости системы на одноядерных процессорах и небольшом приросте производительности в некоторых приложениях. Впрочем, это касается настольных ПК. В серверах, где параллельное выполнение давно стало ключевой особенностью, технология Hyper-Threading показала себя намного лучше.

С появлением процессоров Core 2 технология Hyper-Threading исчезла, но Intel решила вернуть её с архитектурой Nehalem, которая является основой для всех современных процессоров Core i7, i5 и i3 - включая только что объявленный 6-ядерный Core i7-980X.

Впрочем, ситуация сегодня совсем иная. AMD сегодня уже не может давить на Intel в производительном сегменте, да и технология Hyper-Threading превратилась в приятный бонус, различающий разные линейки процессоров, чем в обязательную для реализации новинку. Действительно, есть ли смысл в Hyper-Threading, когда процессор и так имеет шесть физических ядер?

Мы решили сравнить четырёхъядерный Core i7-975 и новый шестиядерный Core i7-980X, оценить производительность процессоров и эффективность энергопотребления с нашими обновлёнными тестами.

Как работает Hyper-Threading

Если у Pentium III длина конвейера составляла 10 ступеней, то у процессора Pentium 4 она была увеличена до 20 ступеней у ядер Willamette (180 нм) и Northwood (130 нм). У последующего ядра Prescott (90 нм) длина конвейера увеличилась до 31 ступени. И последние процессоры на архитектуре NetBurst, а именно 65-нм Cedar Mill, сохраняли данную структуру конвейера.

Базовая идея конвейера заключается в том, чтобы разбить выполнение на независимые ступени, а добавление ступеней в конвейер приводит к более высокой производительности выполнения программ, особенно на высоких тактовых частотах. Однако если конвейер частично пустой, или он заполнен ошибочными инструкциями (из-за неверных предсказаний ветвления, например), то мы получим падение производительности. Самым важным фактором является как раз ветвление в программах, когда блок предсказания ветвления CPU пытается "угадать" ту или иную ветвь кода, чтобы заранее загрузить все нужные инструкции.

Длинные конвейеры Prescott и Cedar Mill из 31 ступени очень сильно зависели от эффективной рабочей загрузки. Поэтому Intel добавила так называемый блок переигрывания/replay, который позволял процессору прерывать операции, ошибочные отправленные на выполнение, и повторно выполнять их, когда будут соблюдены должные условия выполнения.

Сегодня блок Hyper-Threading позволяет физическому ядру выглядеть как два логических. Причём технически возможно реализовать Hyper-Threading с большим количеством логических блоков. Если ресурсы выполнения не загружены текущей задачей, то планировщик процессора может выполнить ещё какие-либо задачи, чтобы повысить эффективность выполнения или предотвратить простой конвейера из-за неверного предсказания ветвлений, промахов кэша или других причин.

Всё, что нужно для Hyper-Threading - поддержка SMP (symmetrical multi processing) в вашей платформе и операционной системе. Впрочем, таковая поддержка стала обязательной ещё во времена Windows NT.

В прошлом мы видели, как технология Hyper-Threading обеспечивает дополнительную производительность, но также сказывается и на энергопотреблении. Приложения с интенсивной многопоточной нагрузкой обычно могут выигрывать от нескольких виртуальных ядер и одновременного выполнения нескольких потоков. В отличие от обычных программ, которые в той или иной степени оптимизированы под использование нескольких ядер.

Программы, оптимизированные под многопоточность

Intel предоставила список программ, оптимизированных под многопоточность. Мы знакомы со многими программами (если не с большей частью списка), но мы не проверяли детально, сколько потоков могут использовать эти программы. Помните, что список предоставлен Intel, и он перечисляет любые приложения, которые могут выиграть от многопоточности. Мы отметили программы, присутствующие в нашем тестовом пакете звёздочкой. Игры мы не стали включать, поскольку преимущество от множества ядер будет видно только в случае поддержки ускорения физики или сложной системы просчёта искусственного интеллекта. Подавляющее большинство современных игр получат больший прирост от установки быстрой видеокарты, чем от перехода на 4 или 6 вычислительных ядер, не говоря уже о 12 потоках.

Игры, игровые движки и прочие движки

• Activision Ghostbusters
• Capcom Lost Planet Colonies
• Capcom Resident Evil 5
• CJ Internet Prius Online
• Codemasters GRID (with patch)
• Codemasters Operation Flashpoint: Dragon Rising
• Crytek Crysis Warhead (Windows XP only)
• EA Need for Speed: SHIFT
• Havok SDK v5.5 (Tool / Middleware)
• Illuminate Labs Beast 5 (Tool/Middleware)
• Geomerics Enlighten
• Kingsoft Mission Against Terror
• Kingsoft JX Online III
• NC Soft Aion
• NC Soft Lineage II
• Neowiz Alliance of Valiant Arms
• Sega Football Manager 2009
• Sega Football Manager 2010
• Sega Empire: Total War (with patch)
• Simul Software Ltd Simul Weather (Middleware)
• THQ Relic Company of Heroes
• Trinigy Vision Engine v7 (Middleware)
• Ubisoft Assassin’s Creed
• Ubisoft Far Cry 2 (with patch)
• Ubisoft HAWK
• Ubisoft World in Conflict: Soviet Assault
• Winking Sakura

Приложения мультимедиа и продуктивности

• Abbyy Fine Reader
• Adobe After Effects
• Adobe Photoshop *
• Adobe Photoshop Lightroom
• Adobe Premiere Pro
• Arcsoft Total Media Showbiz DVD
• AutoDesk 3ds Max *
• Autodesk Maya
• Avid Pinnacle Studio
• Bibble Labs Bibble
• Blender
• Cakewalk Sonar Producer
• Cineform Prospect HD
• Corel DVD Factory in Digital Studio
• Corel Video Studio
• Cyberlink MediaShow & MediaShow Espresso
• Cyberlink Power Director
• Cyberlink Power Producer
• HandBrake *
• Ichikawa Soft Laboratory SILKYPIX
• Kolor Autopano Pro & Giga
• Magix Video Deluxe / Movie Edit Pro
• Main Concept Reference Encoder and Decoder *
• Maxon Cinema 4D & Cinebench *
• Microsoft Excel
• Microsoft Expressions Encoder
• Microsoft Windows Live Movie Maker
• Movavi Video Converter
• Nero Multimedia Suite
• Newtek Lightwave
• Nik Software Silver Efex Pro
• On2 Technology True Motion VP8
• Pegasys TMPEGEnc Xpress
• Persistence of Vision Raytracer
• Photodex Proshow Gold
• RARLAB WinRAR*
• Sonic Roxio Creator
• Sonic Solutions Cineplayer
• Sony ACID Music Studio
• Sony Sound Forge Audio Studio
• Sony Sound Forge Pro
• Sony Vegas Pro
• Sony Acid Pro
• Sorenson Media Squeeze
• Steinberg Cubase
• Steinberg Nuendo
• VirtualDub w/Divx
• XtraSens Retina
• 3ivx MPEG-4

Конечно, список не претендует на абсолютный охват: мы обнаружили, что Intel не указала в нём утилиту 7-Zip, которую мы добавили в наш тестовый набор из-за её великолепной эффективности в многопоточном окружении.

feed_id: 6177 pattern_id: 2818

Страница:   1 2 3 4

СОДЕРЖАНИЕ |Одной страницей|Версия для печати

Введение История Hyper-Threading Как работает Hyper-Threading Программы, оптимизированные под многопоточность Тестовая конфигурация Результаты тестов Синтетические тесты Тесты кодирования аудио/видео Офисные приложения и архивация Профессиональные приложения Энергопотребление Эффективность (производительность на ватт) Заключение  Отзывы об эффективности Hyper-Threading у Intel Core i7-980X Extreme в Клубе экспертов THG [ 18 отзывов]