O que é o Hyper-Threading?

Se tem acompanhado a evolução das CPUs nos últimos anos, talvez tenha reparado em algo invulgar: a Intel afastou-se, em grande medida, da tecnologia Hyper-Threading nos seus processadores destinados ao consumidor. Isso pode parecer estranho, tendo em conta que a Hyper-Threading tem sido uma característica essencial das CPUs da Intel há décadas. A boa notícia é que a tecnologia Hyper-Threading não está morta. Na verdade, a Intel declarou publicamente que tenciona reintroduzir a tecnologia em futuros processadores, após ter concluído que a sua abandonagem resultou numa perda de desempenho.

Antes de analisarmos por que razão a Intel mudou de opinião, vale a pena compreender o que a tecnologia Hyper-Threading realmente faz e por que razão tem sido uma funcionalidade tão importante há tanto tempo. Se desejar uma análise técnica mais aprofundada, consulte o nosso guia complementar, «Explicação da tecnologia Hyper-Threading».

O Hyper-Threading é a implementação da Intel da tecnologia Simultaneous Multithreading (SMT), que permite que um único núcleo de CPU trabalhe em duas threads de instruções ao mesmo tempo. Embora um núcleo de processador possa parecer estar constantemente ocupado, a realidade é que partes do núcleo ficam frequentemente inativas enquanto aguardam a conclusão de dados ou de outras tarefas. O Hyper-Threading ajuda a tirar melhor partido desses recursos que, de outra forma, ficariam por utilizar, permitindo que uma segunda thread seja executada em paralelo com a primeira.

Vale a pena salientar que isto não equivale a uma duplicação do desempenho, uma vez que um núcleo com Hyper-Threading continua a ser apenas um núcleo físico. Em vez disso, as melhorias de desempenho variam normalmente entre cerca de 10 % e 30 %, dependendo da carga de trabalho. As aplicações que podem tirar partido de múltiplas threads, tais como a criação de conteúdos, a renderização, a codificação de vídeo e o software de produtividade, tendem a ser as que mais beneficiam.

O desempenho nos jogos é, muitas vezes, uma história diferente. Muitos jogos registam apenas ganhos modestos com a tecnologia Hyper-Threading, sobretudo porque as CPUs modernas têm vindo a ganhar cada vez mais núcleos físicos.

A Intel considerou que poderia alcançar melhores resultados sem a tecnologia Hyper-Threading. Esta mudança teve início quando a empresa lançou a sua arquitetura de processadores híbridos. A partir dos processadores Core de 12.ª geração, a Intel combinou núcleos P de alto desempenho com núcleos E mais pequenos e eficientes. Inicialmente, os núcleos P ainda suportavam a tecnologia Hyper-Threading, ao passo que os núcleos E não.

Com mais núcleos físicos disponíveis, a Intel começou a questionar se a tecnologia Hyper-Threading ainda justificava a complexidade adicional. Esse raciocínio culminou nos núcleos de desempenho «Lion Cove» da Intel, introduzidos nas suas arquiteturas «Lunar Lake» e «Arrow Lake», que abandonaram completamente a tecnologia Hyper-Threading em prol da maximização da eficiência, da simplificação do design e da dedicação de mais recursos à melhoria do desempenho em tarefas de um único segmento.

É importante referir que a tecnologia Hyper-Threading apresenta algumas desvantagens. Consome mais silício (frequentemente estimado em cerca de 5 %), aumenta a complexidade e pode elevar o consumo de energia. Ao longo dos anos, os investigadores de segurança também identificaram vulnerabilidades de canal lateral que podem tirar partido dos recursos de hardware partilhados, o que levou algumas empresas e organizações a desativar a tecnologia Hyper-Threading em ambientes sensíveis em termos de segurança.

Em suma, a Intel considerava que melhorias arquitetónicas mais significativas e um maior número de núcleos físicos poderiam superar as vantagens da tecnologia Hyper-Threading.

A questão é que, apesar do raciocínio da Intel, as vantagens nunca desapareceram verdadeiramente. As arquiteturas mais recentes da Intel podem ter proporcionado melhorias impressionantes em termos de eficiência e desempenho em single-thread, mas a empresa reconheceu entretanto que o abandono da tecnologia Hyper-Threading pode ter sido um passo demasiado ousado.

O CEO da Intel, Lip-Bu Tan, afirmou que o abandono da tecnologia SMT colocou a Intel numa posição de desvantagem competitiva e criou diferenças de desempenho que a empresa pretende agora resolver nos futuros produtos.

O raciocínio é simples: embora a adição de mais núcleos físicos seja frequentemente a melhor solução, nem sempre é a mais prática. A tecnologia Hyper-Threading continua a ser uma forma eficaz de obter um desempenho adicional dos núcleos existentes, particularmente em cargas de trabalho com um elevado número de threads. Isto é especialmente importante em ambientes profissionais e de servidores, onde a virtualização, as bases de dados, a infraestrutura na nuvem, as aplicações de engenharia e muitas cargas de trabalho relacionadas com a IA podem todas beneficiar do processamento simultâneo de mais threads.

À data da redação deste artigo, a Intel confirmou os planos para reintroduzir a SMT nos futuros processadores para servidores. Ainda não é claro se a tecnologia Hyper-Threading regressará também às CPUs para computadores de secretária e para jogos destinadas ao consumidor, mas a mudança de rumo da Intel sugere que a tecnologia continua a ter um papel importante a desempenhar.

Os processadores Ryzen e EPYC modernos continuam a utilizar a tecnologia SMT em todas as gamas de CPUs da AMD, tanto para o mercado de consumo como para o empresarial, permitindo que a maioria dos núcleos processe duas threads em simultâneo. A AMD não deu qualquer indício de que pretenda abandonar a tecnologia SMT e continua a considerá-la uma componente importante para maximizar o desempenho dos processadores.

Consequentemente, as CPUs atuais da AMD e da Intel adotaram abordagens ligeiramente diferentes para alcançar um desempenho superior. A Intel dedicou várias gerações a centrar-se em arquiteturas híbridas, designs de núcleos melhorados e núcleos físicos adicionais, enquanto a AMD continuou a combinar um elevado número de núcleos com a tecnologia SMT.

Durante um breve período, parecia que a tecnologia Hyper-Threading poderia estar a caminho da aposentação. As mais recentes arquiteturas da Intel destinadas ao mercado de consumo abandonaram-na, e o aumento do número de núcleos fez com que parecesse menos importante do que era outrora. No entanto, os relatos sobre o seu fim podem ter sido prematuros.

Embora a tecnologia Hyper-Threading não seja um multiplicador mágico de desempenho, continua a ser uma forma eficaz de melhorar a utilização da CPU e aumentar o desempenho em muitas cargas de trabalho. A decisão da Intel de reintroduzir a tecnologia Hyper-Threading sugere que, apesar dos avanços na conceção dos processadores, continua a ser vantajoso permitir que um único núcleo processe múltiplas threads.

Para os consumidores, a principal conclusão é simples: a tecnologia Hyper-Threading já não é garantida em todos os processadores Intel, mas também está longe de ter desaparecido. À medida que a Intel aperfeiçoa os seus futuros projetos de CPU, a tecnologia Hyper-Threading parece destinada a continuar a fazer parte do panorama dos processadores nos próximos anos.