Если вы когда-то внимательно просматривали содержимое установочного меню Биоса, то наверняка могли заметить опцию СРU Нуреr Thrеаding Тесhnоlоgу. Кроме того, скорее всего, вы думали о том, что же это такое (гиперпоточность или сверхпоточность) и для чего нужна такая функция, а еще как включить виртуальные ядра. Итак, Нуреr Thrеаding представляет собой относительно новую технологию, которую разработала такая компания, как Intеl для процессоров с архитектурой Пентиум. Как показывает практика, применение такой технологии дало возможность в большинстве случаев повысить уровень производительности ЦПУ примерно от 20 до 30%.
Виртуальные ядра процессора: что это и как работает
Для чего разработчикам потребовалась многопотоковая технология
Тут следует вспомнить и про то, как вообще функционирует центральный процессор персонального компьютера. Вам следует включить компьютер и запустить на нем какую-то программу, как центральный процессор управления начнет считывать содержащиеся инструкции, которые записаны в виде машинного кода. Он по очереди считывает все инструкции и выполняет одну задачу за другой. Но у большинства программных обеспечений есть сразу несколько выполняющихся программных процессов. Более того, современные операционные системы дают возможность пользователям иметь единовременно запущенные программы, и не просто позволяют – в реальности ситуация, когда в операционной системе выполняется лишь один процессор, практически невозможна.
По этой причине центральные процессоры управления, которые были разработаны по старым технологиям, имеют низкий уровень производительности в том случае, когда нужно обрабатывать сразу несколько процессов. Естественно, что для решения такой проблемы можно добавить в систему сразу несколько процессоров или процессов, которые используют одновременно несколько вычислительных физических ядер. Но такая модификация обходится довольно дорого, технически сложная и не всегда эффективная с точки зрения практики.
История: как начиналась разработка
По этой причине разработчики решили создать специализированную технологию, которая дала бы возможность единовременно обрабатывать сразу несколько процессов на одном физическом ядре. При этом для программного обеспечения внешне все будет выглядеть так, словно в системе есть сразу несколько ядер процессора. Технологическая поддержка Нуреr Thrеаding в первый раз появилась в процессорах еще в далеком 2002 году. Речь шла про процессоры из семейства Пентиум 4 и процессоры сервера Ксеон, имеющие тактовую частоту больше 2 ГГц.
Первоначально такую технологию называли Jасksоn, но после наименование сменилось на другое, более понятное для широкой аудитории, т.е. Нуреr Thrеаding, что буквально переводится как «сверхпоточность». При этом по утверждению Интел, кристаллическая процессорная поверхность, которая поддерживает Нуреr Thrеаding, стала больше в сравнении с прошлой моделью, которая ее не поддерживает, лишь на 5% при увеличении уровня производительности в среднем на 20%.
Невзирая на то, что в целом такая технология отлично себя зарекомендовала, но по некоторым причинам корпорация Интел решила отключать такую технологию4 процессорах из линейки Кор 2, которые сменили Пентиум. Нуреr Thrеаding все-таки позже появилась в процессорах, имеющих архитектуру Ivy Вridgе, Sаndу Вridgе и Наswеll, но в них она уж существенно переработана.
Коротко о технологии
Понимать такую технологию довольно важно, так как она является одной из основных функций в процессах работы центральных процессоров управления Intеl. Невзирая на успехи, которые были достигнуты для процессоров, у них есть один ощутимый минус – они могут выполнят одновременно лишь одну инструкцию. К примеру, вы запустили такие приложения, как браузер, текстовый редактор, а еще Зум. С точки зрения пользователя, такое программное окружение называют многозадачным, но с точки зрения процессора это совсем не так. Процессорное ядро будет выполнять все так же одну инструкцию за определенный временной промежуток. При этом в задачу центрального процессора управления входит ресурсное распределение времени процессора между отдельными видами программного обеспечения. Так как это последовательное выполнение инструкций выполняется слишком быстро, вы этого не заметите и кажется, словно нет никакой задержки.
Но все же задержка есть. Виртуальные ядра процессора Intеl работают так, что задержка появляется из-за метода снабжения процессора информацией из каждой программы. Каждый из потоков данных должен поступать в определенное время и обрабатываться внутри процессора индивидуально. Такая технология, как Нуреr Thrеаding, дает возможность каждому процессорному ядру планировать обработку данных, а также распределять ресурсы сразу на 2 потока. Стоит также отметить и тот факт, что в ядре современного процессора есть сразу несколько особых исполнительных устройств, причем каждое из них предназначено для того, чтобы выполнять определенные операции над данными. Кроме того, определенная часть исполнительных устройств при обработке данных потока будет попросту простаивать.
Чтобы разобраться с такой ситуацией, можно привести аналогию с работниками, которые работают на конвейере в сборочном цехе и обрабатывают разнотипные детали. Каждый специалист снабжен особыми инструментами, которые предназначены для проведения той или иной задачи. Но если детали будут поступать в неверной последовательности, то могут получиться задержки, так как часть работников ждет своей очереди, чтобы приступить к работе. Технология Нуреr Thrеаding такая, что ее можно сравнить с дополнительной конвейерной лентой, которую установили в цехе для того, чтобы ранее простаивающие рабочие смогли бы выполнять свои операции вне зависимости от работы других людей. Цех остается в количестве 1 штука, но элементы обрабатываются куда скорее и эффективнее, а потому время простоя сокращается. Получается, что такая технология дала возможность включить в работе такие исполнительные процессорные устройства, которые простаивали при выполнении инструкций от одного потока. Если вы включите персональный компьютер с двухъядерным процессором, который поддерживает такую технологию и открыть диспетчер задач на вкладке «Быстродействие», как вы увидите 4 графика. Но это совсем не означает, что у вас и правда 4 процессорных ядра.
Это происходит из-за того, что операционная система Windows считает, будто у каждого ядра есть по 2 логических процессора. Такой термин, как «логический процессор» звучит странно, но в реальности он означает тот центральный процессор управления, которого физически не существует. Операционная система может посылать потоки данных на каждый логический процессор, но в реальности все работу проводит лишь 1 ядро, а потому такое ядро с технологией Нуреr Thrеаding сильно отличается от физических раздельных ядер. Для нормального функционирования технологии требуется ее поддержка со стороны таких программных и аппаратных средств, как чипсет материнской платы, процессор, Биос и операционная система.
Достоинства технологии Hyper Threading
Далее стоит рассмотреть такой вопрос – насколько эта технология увеличивает производительность персонального компьютера? В повседневных задачах, к примеру, серфинге интернета и наборе текстов, преимущества задействования Нуреr Thrеаding не так уж и очевидны. Но стоит иметь ввиду тот факт, что современные процессоры настолько мощные, что повседневные задачи крайне редко полностью загружают процессор. Более того, много зависит и от того, как именно написано программное обеспечение. Вы можете запустить сразу несколько программ, но если посмотреть на загрузочный график, то увидите, что используется лишь один логический процессор на 1 ядро. Это происходит из-за того, что программное обеспечение не поддерживает процессорное распределение между ядер.
Но при более сложных задачах такая технология может быть куда полезнее. Такие приложения, как трехмерные игры, программы для 3D моделирования, программы для декодирования или кодирования музыки/видеороликов и множество научных приложений написаны так, чтобы по максимуму использовать многопоточность. По этой причине вы сможете в полной мере ощутить все плюсы быстродействия персонального компьютера с Нуреr Thrеаding, прослушивая музыку, играя в «тяжелые» видеоигры или просматривая фильм.
Увеличение производительности может при этом достигнуть до 30%, хотя случаются и такие ситуации, когда технология вовсе не дает преимуществ изредка, в том случае, если сразу 2 потока загружают все исполнительные процессорные устройства одинаковыми задачами, может наблюдаться даже уменьшение уровня производительности. Если вернуться к наличию установочного меню Биос соответствующей опции, которые дают возможность устанавливать параметры Нуреr Thrеаding, то чаще всего мы советуем включать такую функцию. В целом, вы всегда можете отключить ее, если вдруг окажется, что персональный компьютер функционирует с ошибками или даже имеет меньший уровень производительности, нежели вы ожидали.
Заключение
Количество виртуальных ядер процессора – это важно, но куда важнее правильно ими пользоваться. Так как максимальное повышение уровня производительности при задействовании Нуреr Thrеаding составляет 25-30%, то нельзя сказать, что технология эквивалентна удваиванию числа процессорных ядер. И все же Нуреr Thrеаding является полезной опцией, и вам она не помешает, как пользователю персонального компьютера. Ее достоинство заметно, к примеру, в том случае, когда вы производите редактирование мультимедиа-файлов или пользуетесь ноутбуком/компьютером в роли рабочей станции для таких профессиональных программ, как Мауа или Фотошоп.
