Tecnologia Hyper-threading

Tecnologia Hyper-threading

Na busca do aumento de performance dos microprocessadores a Intel desenvolveu a tecnologia do Hyper-Threading, que basicamente consiste em um processador físico e dois processadores lógicos.

1. Informações gerais

Hyper-Threading ou hiperprocessamento é uma tecnologia usada em processadores que o faz simular dois processadores tornando o sistema mais rápido quando se usa vários programas ao mesmo tempo. É uma tecnologia desenvolvida pela Intel e foi primeiramente empregada no processador Pentium 4 de núcleo Northwood, de 32 bit. Apesar do foco da tecnologia Hyper-Threading ser os processadores para servidores de rede, os processadores da série Intel® Core2™ (Extreme Edition) e Intel® Core™ (i3,i5 e i7) usufruem dessa tecnologia proporcionando até 12 núcleos totais (i7 980x). Essa técnica foi criada para oferecer maior eficiência na utilização dos recursos de execução do processador. Segundo a Intel, a Hyper-Threading oferece um aumento de desempenho de até 30% dependendo da configuração do sistema.

2. Inicio

O Hyper-Therading entro no mercado de micro computadores em 2002 nos processadores Pentium 4 Northwood e depois nos processadores Prescott antes já era usada em processadores desenvolvidos para servidores o primeiro a implementar foi o processador Xeon.

Figure 1 As séries com suporte ao Hyper-Threading eram identificadas pelo logotipo, que continha as letras "HT", em laranja

3. Funcionamento

A tecnologia Hyper-Threading simula em um único processador físico dois processadores lógicos. Cada processador lógico recebe seu próprio controlador de interrupção programável (APIC) e conjunto de registradores. O processador se apresenta ao sistema operacional como um sistema dual-core. Com isso, o sistema ativa os módulos que ativam o suporte a SMP e passa a dividir o processamento dos aplicativos entre os dois processadores lógicos. Dentro do processador, as instruções são reorganizadas, de forma que o processador possa aproveitar os ciclos ociosos para incluir operações relacionadas ao segundo aplicativo. Aumentar o nível de utilização das unidades de execução resulta em um pequeno ganho de desempenho. Os recursos do processador como unidade de execução, memória cache, unidade lógica e aritmética, unidade de ponto flutuante e barramentos, são compartilhados entre os dois processadores lógicos. Assim o sistema  operacional trabalha como se existisse um processador Dual-core.

Figure 2 Comparação de um processador com e sem tecnologia Hyper-Threading.

4. Objetivo

O Hyper-Threading foi uma espécie de ensaio para os processadores Dual-core que foram lançados 3 anos depois. O ganho de performance do Hyper-Threading não se compara com o desempenho de um Dual-core, pois o Hyper-Threading apenas se baseia no melhor aproveitamento das unidades de execução do processador e não na presença real de dois processadores. Quando o Hyper-Threading é ativado o usuário arca com o overhead de utilizar um sistema com dois processadores, com isso o sistema operacional e aplicativos precisam lidar com a divisão da carga entre os dois processadores.

Em alguns aplicativos o Hyper-Threading pode resultar em um aumento de 10 ou ate 20%, mas na maioria os ganhos são inferiores a 2%. Ainda existem um grande números de aplicativos que ao ativar o Hyper-Threading  acaba reduzindo substancialmente o desempenho, com isso ele anula em grande parte o ganho obtido em outros aplicativos.

5. Conclusão

Os aplicativos que mais se beneficiam do HT, de uma forma geral, são os aplicativos de compressão de áudio e vídeo, compactação e descompactação de arquivos, aplicativos de renderização 3D e alguns jogos. Os ganhos são mais expressivos em ambientes multitarefa, já que o maior número de processos ativos permite que o processador aproveite melhor o tempo ocioso, adiantando operações em um aplicativo enquanto aguarda pela conclusão de uma operação de tomada de decisão em outro, por exemplo. Os aplicativos que costumam apresentar perdas são sobretudo os aplicativos do dia-a-dia, incluindo navegadores, processadores de texto, planilhas e assim por diante.

Ativando o Hyper-Threading o consumo e a dissipação térmica do processador em 6 a 8%. Com isso e comum o aumento da temperatura do processador que pode aumentar em 5 ou 6 graus, com isso pode desestabilizar o sistema, caso a ventilação dentro do gabinete não seja boa e o processador já esteja trabalhando próximo ao limite.