Che cos’è l’Hyper-Threading?

Se ha seguito l’evoluzione delle CPU negli ultimi anni, potrebbe aver notato qualcosa di insolito: Intel ha in gran parte abbandonato la tecnologia Hyper-Threading nei propri processori destinati al mercato consumer. Ciò potrebbe sembrare strano, considerando che l’Hyper-Threading è stata una caratteristica fondamentale delle CPU Intel per decenni. La buona notizia è che l’Hyper-Threading non è scomparso. Infatti, Intel ha dichiarato pubblicamente di voler reintrodurre questa tecnologia nei futuri processori, dopo aver constatato che la sua eliminazione comportava una perdita in termini di prestazioni.

Prima di esaminare i motivi per cui Intel ha cambiato idea, è opportuno comprendere in che cosa consista effettivamente la tecnologia Hyper-Threading e perché sia stata una funzionalità così importante per così tanto tempo. Se desiderate un’analisi tecnica più approfondita, consultate la nostra guida correlata, “Spiegazione dell’Hyper-Threading”.

L’Hyper-Threading è l’implementazione da parte di Intel del Simultaneous Multithreading (SMT), una tecnologia che consente a un singolo core della CPU di elaborare contemporaneamente due thread di istruzioni. Sebbene un core del processore possa sembrare costantemente occupato, in realtà alcune parti del core rimangono spesso inattive in attesa che i dati o altre attività vengano completate. L’Hyper-Threading contribuisce a sfruttare al meglio tali risorse, altrimenti inutilizzate, consentendo l’esecuzione di un secondo thread parallelamente al primo.

È opportuno sottolineare che ciò non equivale a un raddoppio delle prestazioni, poiché un core con tecnologia Hyper-Threading rimane comunque un unico core fisico. I miglioramenti delle prestazioni, invece, si attestano in genere tra il 10% e il 30% circa, a seconda del carico di lavoro. Le applicazioni in grado di sfruttare un numero elevato di thread, quali la creazione di contenuti, il rendering, la codifica video e i software di produttività, tendono a trarne il massimo vantaggio.

Le prestazioni di gioco rappresentano spesso un altro discorso. In molti giochi l’Hyper-Threading apporta solo miglioramenti modesti, soprattutto ora che le CPU moderne continuano ad aumentare il numero di core fisici.

Intel riteneva di poter ottenere risultati migliori senza la tecnologia Hyper-Threading. Questa scelta ha avuto inizio con l’introduzione della sua architettura ibrida dei processori. A partire dai processori Core di dodicesima generazione, Intel ha combinato i P-core ad alte prestazioni con gli E-core, più piccoli ed efficienti. Inizialmente, i P-core supportavano ancora la tecnologia Hyper-Threading, mentre gli E-core no.

Con un numero maggiore di core fisici disponibili, Intel ha iniziato a chiedersi se l’Hyper-Threading valesse ancora la complessità aggiuntiva. Tale riflessione ha trovato il suo culmine nei core ad alte prestazioni “Lion Cove” di Intel, introdotti nelle architetture “Lunar Lake” e “Arrow Lake”, che hanno abbandonato completamente l’Hyper-Threading a favore della massimizzazione dell’efficienza, della semplificazione del design e della destinazione di maggiori risorse al miglioramento delle prestazioni single-threaded.

È opportuno sottolineare che la tecnologia Hyper-Threading presenta alcuni svantaggi. Comporta un maggiore consumo di silicio (spesso stimato intorno al 5%), aumenta la complessità e può comportare un aumento del consumo energetico. Nel corso degli anni, i ricercatori nel campo della sicurezza hanno inoltre individuato vulnerabilità di tipo “side-channel” in grado di sfruttare le risorse hardware condivise, portando alcune aziende e organizzazioni a disattivare la tecnologia Hyper-Threading in ambienti in cui la sicurezza riveste particolare importanza.

Nel complesso, Intel riteneva che miglioramenti architetturali più significativi e un maggior numero di core fisici potessero superare i vantaggi offerti dalla tecnologia Hyper-Threading.

Il fatto è che, nonostante le argomentazioni di Intel, i vantaggi non sono mai realmente scomparsi. Le architetture più recenti di Intel possono aver apportato miglioramenti notevoli in termini di efficienza e prestazioni single-threaded, ma l’azienda ha poi ammesso che l’abbandono dell’Hyper-Threading potrebbe essere stato un passo troppo azzardato.

L'amministratore delegato di Intel, Lip-Bu Tan, ha affermato che l'abbandono della tecnologia SMT ha posto Intel in una posizione di svantaggio competitivo e ha determinato divari prestazionali che l'azienda intende ora colmare nei prodotti futuri.

Il ragionamento è semplice: sebbene l’aggiunta di ulteriori core fisici sia spesso la soluzione migliore, non è sempre quella più pratica. L’Hyper-Threading rimane un modo efficace per ottenere prestazioni aggiuntive dai core esistenti, in particolare nei carichi di lavoro con un numero elevato di thread. Ciò è particolarmente importante negli ambienti professionali e server, dove la virtualizzazione, i database, l’infrastruttura cloud, le applicazioni ingegneristiche e molti carichi di lavoro legati all’intelligenza artificiale possono trarre vantaggio dalla gestione simultanea di un numero maggiore di thread.

Al momento della stesura del presente articolo, Intel ha confermato l’intenzione di reintrodurre la tecnologia SMT nei futuri processori per server. Non è ancora chiaro se l’Hyper-Threading tornerà anche nelle CPU per desktop e per videogiochi destinate al mercato consumer, ma il cambiamento di rotta di Intel suggerisce che tale tecnologia abbia ancora un ruolo importante da svolgere.

I moderni processori Ryzen ed EPYC continuano a utilizzare la tecnologia SMT in tutte le linee di CPU AMD destinate al mercato consumer e a quello aziendale, consentendo alla maggior parte dei core di elaborare due thread contemporaneamente. AMD non ha dato alcuna indicazione di voler abbandonare la tecnologia SMT e continua a considerarla un elemento fondamentale per massimizzare le prestazioni dei processori.

Di conseguenza, le attuali CPU AMD e Intel hanno adottato approcci leggermente diversi per ottenere prestazioni più elevate. Intel ha dedicato diverse generazioni a concentrarsi su architetture ibride, sul miglioramento del design dei core e sull’aggiunta di core fisici, mentre AMD ha continuato ad abbinare un elevato numero di core alla tecnologia SMT.

Per un breve periodo, è sembrato che la tecnologia Hyper-Threading potesse essere destinata a scomparire. Le più recenti architetture Intel destinate al mercato consumer l’avevano abbandonata e l’aumento del numero di core ne aveva ridotto l’importanza rispetto al passato. Tuttavia, le notizie sulla sua scomparsa potrebbero essere state premature.

Sebbene l’Hyper-Threading non sia un moltiplicatore magico delle prestazioni, rimane comunque un modo efficace per migliorare l’utilizzo della CPU e aumentare le prestazioni in molti carichi di lavoro. La decisione di Intel di reintrodurre l’Hyper-Threading suggerisce che, nonostante i progressi nella progettazione dei processori, permetta ancora a un singolo core di gestire più thread.

Per i consumatori, la conclusione principale è semplice: la tecnologia Hyper-Threading non è più garantita su tutti i processori Intel, ma è anche ben lungi dall’essere scomparsa. Man mano che Intel perfeziona i progetti delle sue future CPU, l’Hyper-Threading sembra destinato a rimanere parte integrante del panorama dei processori per gli anni a venire.