Hyper-Threading erklärt

Hyper-Threading (HT) oder Hyper-Threading-Technologie (HTT) ist die Bezeichnung von Intel für die Simultaneous Multithreading (SMT)-Fähigkeiten einiger seiner Prozessoren. Diese Technologie verbessert die Leistung, indem sie einige der nicht ausgeführten Abschnitte des Prozessors dupliziert, sodass ein einzelner Prozessorkern für das Betriebssystem als zwei logische Prozessoren erscheint.

Das Betriebssystem adressiert diese beiden logischen Kerne und verteilt die Arbeitslast zwischen ihnen. Auf diese Weise kann der Prozessor mehrere Threads gleichzeitig verarbeiten, indem er die Ressourcen so verwaltet, dass die Ausführungseinheiten ausgelastet bleiben.

Hyper-Threading bietet mehrere Vorteile, darunter eine verbesserte Effizienz und Ressourcennutzung sowie die wichtige Leistungssteigerung. Intel gibt für Chips mit Hyper-Threading eine Leistungssteigerung von bis zu 30 % gegenüber Chips ohne Hyper-Threading an. Nicht schlecht für etwas, das nur 5 % mehr Chip-Silizium benötigt. Wenn man bedenkt, dass eine neue Prozessorgeneration in der Regel nur Verbesserungen im einstelligen Prozentbereich bringt, ist das nicht zu verachten.

Hyper-Threading ist jedoch nicht ohne Probleme. Einige Anwendungen zeigen bei aktivierter Funktion nicht nur keine Verbesserungen, sondern sogar eine schlechtere Leistung. Hyper-Threading hat sich auch als Sicherheitsrisiko erwiesen, insbesondere für Side-Channel-Angriffe, was dazu geführt hat, dass das Betriebssystem OpenBSD Hyper-Threading aus Sicherheitsgründen deaktiviert hat. Es gibt auch Behauptungen, dass simultanes Multithreading bis zu 46 % mehr Strom verbrauchen kann als herkömmliche Designs.

Intel führte Hyper-Threading 2002 zunächst mit seinen Workstation-Prozessoren der Xeon-Reihe ein, bevor es im selben Jahr auch in den Pentium 4 integriert wurde. Seitdem ist Hyper-Threading ein Merkmal der meisten Prozessoren des Unternehmens. Seit dieser Zeit hat sich die Anzahl der CPU-Kerne deutlich erhöht, und dank Hyper-Threading können moderne Prozessoren wie der Core i9-13900 bis zu 32 Threads gleichzeitig verarbeiten.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist Hyper-Threading der Markenname von Intel für Simultaneous Multithreading (SMT), aber natürlich wollte AMD nicht tatenlos zusehen, wie Intel mit bis zu 30 % mehr Leistung spielte. AMD würde zwar niemals den Markennamen Hyper-Threading verwenden, hat aber SMT mit seinen ersten Zen-Prozessoren eingeführt und profitiert seitdem von dieser Technologie. AMD hat auch die Anzahl der Kerne immer weiter nach oben getrieben, und genau wie Intel bietet das Unternehmen mit Prozessoren wie dem Ryzen 9 9950x Top-End-Desktop-Chips an, die bis zu 32 Threads gleichzeitig verarbeiten können.

Wenn dies alles ein rosiges Bild von der Leistungsfähigkeit von Hyper-Threading zeichnet, werden Sie vielleicht überrascht sein, dass Intels Technologie zur Verdopplung der CPU-Leistung nicht in der Liste der Funktionen seiner neueren Prozessoren aufgeführt ist. So verfügt beispielsweise der kürzlich vorgestellte Core Ultra 9 285K von Intel über acht Performance-Kerne und 16 Efficient-Kerne, ohne dass bei einem der beiden Typen Hyper-Threading zum Einsatz kommt. Dies deutet auf eine Veränderung in der Prozessorarchitektur hin. Man ist offenbar zu dem Schluss gekommen, dass Hyper-Threading bei diesen neuen „Hybrid”-Prozessoren einfach nicht mehr die gewohnte Leistung bringt.

Intel ist mit seinen Core-Prozessoren der 12. Generation zu einem Hybrid-Design übergegangen. Dabei handelt es sich um CPUs mit Performance- und Efficient-Kernen, die den big.LITTLE-Ansatz von ARM mit seinen Prozessoren nachahmen. Im Wesentlichen gibt es zwei Arten von Kernen im Chip, die für unterschiedliche Workloads verwendet werden können, um im Vergleich zu früheren CPU-Designs eine verbesserte Effizienz zu erzielen. Anfangs unterstützte Intel noch Hyper-Threading auf den Performance-Kernen, hat dies jedoch mit der neuesten Generation aufgegeben und sich stattdessen dafür entschieden, die Anzahl der Efficient-Kerne im Wesentlichen zu verdoppeln.

AMD scheint es nicht eilig zu haben, Intels Beispiel zu folgen und ein vollständiges Hybrid-Design zu entwickeln. Stattdessen konzentriert sich das Unternehmen auf seine X3D-Cache-Technologie, um sich einen Leistungsvorsprung zu verschaffen. Simultane Multithreading-Technologie wird uns also noch eine Weile begleiten, nur vielleicht nicht unter dem Namen Hyper-Threading.