Kuinka Hyper Threading toimii Intel Core i7 -prosessoreissa?

Olet kuullut termin Hyper-Threading paljon kertoja. Sen oletetaan olevan maaginen tekniikka, joka kaksinkertaistaa prosessorin nopeuden, kun se on otettu käyttöön. Yritykset voivat joko kytkeä sen päälle tai pois ja ladata paljon enemmän kuin palkkio.

Haluaisin sanoa, että kaikki tämä on täydellistä hölynpölyä ja että tämän artikkelin tarkoituksena on kouluttaa sinua ymmärtämään paremmin, mitä Hyper-Threading on. Tämä artikkeli on erittäin aloittelijaystävällinen.

Esipuhe

Vanhempina päivinä, jos Intelin tai AMD: n olisi tehtävä nopeampi prosessori, ne yleensä lisäisivät transistoreiden potentiaalista määrää kutistamalla ne ja sovittamalla enemmän samaan tilaan ja yrittäneet lisätä taajuuksiaan (mitattuna MHz / GHz). Kaikilla suorittimilla oli vain yksi ydin. Suorittimista tuli 32-bittisiä, ja ne pystyivät käsittelemään jopa 4 Gt: n RAM-muistia. Myöhemmin he siirtyivät 64-bittisiin suorittimiin, jotka pystyivät käsittelemään RAM-hyppyjä yli 4 Gt: n. Sitten päätettiin käyttää useita ytimiä ja jakaa työmäärät näiden useiden ytimien välillä tehokkaampaan laskentaan. Kaikki ytimet kommunikoivat keskenään minkä tahansa tehtävän jakamiseksi. Tällaisen tehtävän sanotaan olevan monisäikeinen tehtävä.

CPU: n osat

CPU koostuu seuraavista osista, jotka toimivat sopusoinnussa. Kuten edellä mainittiin, tämä tulee olemaan yksinkertaistettu asia. Tämä on yksinkertaisesti kaatumiskurssi, äläkä pidä näitä tietoja evankeliumin sanana. Näitä osia ei ole lueteltu tietyssä järjestyksessä:

• Aikataulu (itse asiassa käyttöjärjestelmän tasolla)
• Noutaja
• Dekooderi
• Ydin
• Lanka
• Kätkö
• Muisti ja I / O-ohjain
• FPU (liukulukuyksikkö)
• Rekisterit

Näiden osien toiminnot ovat seuraavat

Muisti ja I / O-ohjain hallitsevat tietojen syöttämistä ja poistumista keskusyksikköön ja sieltä pois. Tiedot tuodaan kiintolevyltä tai SSD: ltä RAM-muistiin, sitten tärkeämmät tiedot viedään CPU: n välimuistiin. Välimuistilla on 3 tasoa. Esimerkiksi. Core i7 7700K: n L3-välimuisti on 8 Mt. Tämä välimuisti jaetaan koko keskusyksikölle 2 Mt: lla ydintä kohti. Täältä tulevat tiedot kerää nopeampi L2-välimuisti. Jokaisella ytimellä on oma L2-välimuisti, joka on yhteensä 1 Mt ja 256 kt ydintä kohden. Kuten Core i7: ssä, siinä on Hyper-Threading. Jokaisella ytimellä on 2 säiettä, joten molemmat säikeet jakavat tämän L2-välimuistin. L1-välimuisti on yhteensä 256 kt, 32 kt / lanka. Tällöin data saapuu sitten rekistereihin, jotka ovat yhteensä 8 rekisteriä 32-bittisessä tilassa ja 16 rekisteriä 64-bittisessä tilassa. Käyttöjärjestelmä (Operating System) ajoittaa prosessit tai ohjeet käytettävissä olevaan säikeeseen. Koska i7: ssä on 8 säiettä, se vaihtaa ytimissä oleviin säikeisiin. Käyttöjärjestelmä, kuten Windows tai Linux, on tarpeeksi älykäs tietämään, mitä ovat fyysiset ytimet ja mitkä ovat loogisia ytimiä.

Kuinka Hyper Threading toimii?

Perinteisessä moniydinsuorittimessa jokaisella fyysisellä ytimellä on omat resurssinsa, ja jokainen ydin koostuu yhdestä säikeestä, jolla on riippumaton pääsy kaikkiin resursseihin. Hyperlangoittamiseen liittyy 2 (tai harvinaisissa tapauksissa useampaa) ketjua jakamaan samat resurssit. Ajastin voi vaihtaa tehtäviä ja prosesseja näiden ketjujen välillä.

Perinteisessä moniydinsuorittimessa ydin voi 'pysäköidä' tai pysyä joutokäynnillä, jos sille ei ole määritetty tietoja tai prosessia. Tätä tilaa kutsutaan nälkään ja SMT tai Hyper-Threading ratkaisee sen terveellisesti.

Fyysiset vs. loogiset ytimet (ja mitkä ovat ketjut)

Jos luet melkein jokaisen Core i5: n teknisen taulukon, huomaat, että siinä on 4 fyysistä ydintä ja 4 loogista ydintä tai 4 säiettä (Coffee Lake i5: ssä on 6 ydintä ja 6 säiettä). Kaikki i7: t 7700K: iin asti ovat 4 ydintä ja 8 säiettä / loogista ydintä. Intelin suorittimen arkkitehtuurin yhteydessä ketjut ja loogiset ytimet ovat sama asia. He eivät ole muuttaneet arkkitehtuurinsa ulkoasua 1. sukupolven Nehalemin jälkeen aina tähän päivään saakka Coffee Laken kanssa, joten nämä tiedot pysyvät yllä. Nämä tiedot eivät riitä vanhemmille AMD-suorittimille, mutta Ryzen on myös muuttanut paljon niiden asettelua, ja niiden prosessorit ovat nyt rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin Intel.

Hyperlangoituksen edut

• Hyper-Threading ratkaisee nälänhädän ongelman. Jos ydin tai säie on vapaa, ajoittaja voi siirtää sille tiedot ytimen sijasta käyttämättömäksi tai odottaa jonkin muun uuden tiedon kulkemista sen läpi.
• Paljon suuremmat ja rinnakkaiset työmäärät voidaan tehdä tehokkaammin. Koska rinnakkaistettavia ketjuja on enemmän, sovellukset, jotka ovat riippuvaisia ​​voimakkaasti useista säikeistä, voivat parantaa heidän työstään merkittävästi (ei kuitenkaan kaksinkertaisen nopeasti).
• Jos pelaat ja sinulla on jonkinlainen tärkeä tehtävä käynnissä taustalla, CPU ei yritä tarjota riittäviä kehyksiä ja suorittaa tehtävää sujuvasti, koska se voi vaihtaa resursseja ketjujen välillä.

Hyperlangoituksen haitat

Seuraavat eivät ole paljon haittoja, vaan ne ovat enemmän haittoja.

• Hyper-Threading tarvitsee hyödyntää ohjelmistotasolta. Vaikka yhä useampia sovelluksia kehitetään hyödyntämään useita ketjuja, sovellukset, jotka eivät hyödynnä mitään SMT (samanaikainen monisäikeinen) -tekniikkaa tai jopa useita fyysisiä ytimiä, toimivat täsmälleen samalla tavalla riippumatta. Näiden sovellusten suorituskyky riippuu enemmän prosessorin kellotaajuudesta ja IPC: stä.
• Hyper-Threading voi aiheuttaa keskusyksikölle enemmän lämpöä. Siksi i5: t tapasivat kellota paljon korkeammalla kuin i7: t, koska ne eivät lämmitä niin paljon kuin niissä on vähemmän säikeitä.
• Useat ketjut jakavat samat resurssit ytimessä. Siksi suorituskyky ei kaksinkertaistu. Sen sijaan se on erittäin fiksu tapa maksimoida tehokkuus ja parantaa suorituskykyä aina kun mahdollista.

Johtopäätös

Hyper-Threading on vanha tekniikka, mutta yksi jäädäkseen. Kun sovellukset ovat yhä vaativampia ja Moore-lain lisääntyvä kuolleisuusaste, kyky rinnastaa työmäärät on auttanut parantamaan suorituskykyä merkittävästi. Se, että pystyt suorittamaan osittain rinnakkaisia ​​työmääriä, lisää tuottavuuttasi ja saa työnsä nopeammin kompastelematta. Ja jos haluat ostaa parhaan emolevyn 7. sukupolven i7-prosessorillesi, katso sitten Tämä artikla.

Viimeisin päivitys 2021-01-05 klo 22:02 / Kumppanilinkit / Kuvat Amazon Product Advertising -sovellusliittymästä