Технология Hyper Threading

В некоторых процессорах, реализованных на основе микроархитектуры NetBurst, была введена возможность одновременного параллельного выполнения двух программ, или двух разных участков одной программы. Само название Hyper Threading означает «гиперпоточность», т. е. процессор может одновременно выполнять много потоков команд.

Один физический процессор, поддерживающий технологию Hyper Threading, рассматривается операционной системой компьютера как два разных логических процессора. Каждый из них имеет свой набор логических регистров, включая программный счетчик, которые формируются из группы физических регистров процессора, объединенных в регистровом файле. Так как физический процессор NetBurst имеет большой набор исполнительных узлов, работающих параллельно, включая и два работающих на удвоенной частоте быстрых блока ALU, появляется возможность загружать их командами от двух разных фрагментов программ.

Поскольку многие исполнительные узлы в процессоре имеются только в одном экземпляре, то, безусловно, между двумя потоками команд возможно возникновение конфликтов, когда обоим потокам требуется использовать один и тот же исполнительный узел, однако в целом такая работа позволяет более интенсивно их использовать. Конечно, эффективность такой работы зависит от того, из каких команд состоят потоки программ, т. е. насколько редко в процессе исполнения двух потоков будут поступать команды, одновременно требующие один и тот же исполнительный узел.

Рассмотрим преимущества технологии Hyper Threading на примере. Пусть процессор выполняет две программы, которым соответствуют два потока команд — поток А и поток В. Команды потока А загружают исполнительные блоки процессора так, как показано на рис. 5.4, а, а потока В — на рис. 5.4, б. Как видно, в разные такты оба потока используют разные исполнительные блоки процессора. Если процессор не имеет технологии Hyper Threading, то при параллельном выполнении двух потоков он будет поочередно выполнять их команды (рис. 5.4, в). В общей сложности для этого понадобится 10 тактов. Если же процессор реализует технологию Hyper Threading, то для выполнения обоих потоков понадобится только 5 тактов (рис. 5.4, г).

Рис. 5.4. Выполнение двух потоков на процессоре без реализации и с реализацией технологии Hyper Threading:

а — исполнение команд потока А; 6 — исполнение команд потока В в — исполнение команд двух потоков без технологии Hyper Threading; г — исполнение команд двух потоков с технологией Hyper Threading.