Wat is Hyper-Threading?

Als u de afgelopen jaren de ontwikkelingen op het gebied van CPU’s hebt gevolgd, is u wellicht iets opvallends opgevallen: Intel is in zijn consumentenprocessors grotendeels afgestapt van Hyper-Threading. Dat lijkt misschien vreemd, aangezien Hyper-Threading decennialang een vast onderdeel van Intel-CPU’s was. Het goede nieuws is dat Hyper-Threading niet verdwenen is. Intel heeft zelfs publiekelijk verklaard dat het van plan is de technologie in toekomstige processors weer te introduceren, nadat het tot de conclusie was gekomen dat het afstappen ervan ten koste ging van de prestaties.

Voordat we ingaan op de reden waarom Intel van gedachten is veranderd, is het de moeite waard om te begrijpen wat Hyper-Threading nu precies doet en waarom deze functie al zo lang zo belangrijk is. Als u een uitgebreidere technische uitleg wenst, kunt u onze begeleidende gids „Hyper-Threading uitgelegd“ raadplegen.

Hyper-Threading is Intels implementatie van Simultaneous Multithreading (SMT), een technologie waarmee één CPU-kern tegelijkertijd aan twee instructiethreads kan werken. Hoewel het lijkt alsof een processorkern voortdurend bezig is, is de werkelijkheid dat delen van de kern vaak inactief zijn terwijl ze wachten op gegevens of totdat andere taken zijn voltooid. Hyper-Threading helpt om beter gebruik te maken van die anders onbenutte bronnen door een tweede thread naast de eerste te laten draaien.

Het is belangrijk om te benadrukken dat dit niet neerkomt op een verdubbeling van de prestaties, aangezien een Hyper-Threaded-kern nog steeds slechts één fysieke kern is. In plaats daarvan variëren de prestatieverbeteringen doorgaans tussen de 10 en 30%, afhankelijk van de werklast. Toepassingen die gebruik kunnen maken van veel threads, zoals het creëren van content, het renderen, videocodering en productiviteitssoftware, profiteren hier doorgaans het meest van.

Wat de gamingprestaties betreft, ligt het vaak anders. Bij veel games levert Hyper-Threading slechts een bescheiden prestatieverbetering op, vooral nu moderne CPU’s steeds meer fysieke kernen krijgen.

Intel was van mening dat het zonder Hyper-Threading betere resultaten zou kunnen behalen. Deze ontwikkeling zette in toen het bedrijf zijn hybride processorarchitectuur introduceerde. Vanaf de 12e generatie Core-processors combineerde Intel krachtige P-cores met kleinere en efficiëntere E-cores. Oorspronkelijk ondersteunden de P-cores nog steeds Hyper-Threading, terwijl dat bij de E-cores niet het geval was.

Nu er meer fysieke kernen beschikbaar waren, begon Intel zich af te vragen of Hyper-Threading de extra complexiteit nog wel waard was. Die gedachtegang culmineerde in de „Lion Cove“-prestatiekernen van Intel, die werden geïntroduceerd in de „Lunar Lake“- en „Arrow Lake“-architecturen. Hierbij werd Hyper-Threading volledig geschrapt ten gunste van het maximaliseren van de efficiëntie, het vereenvoudigen van het ontwerp en het inzetten van meer middelen voor het verbeteren van de single-threaded prestaties.

Het is belangrijk om op te merken dat Hyper-Threading enkele nadelen met zich meebrengt. Het verbruikt extra silicium (vaak geschat op ongeveer 5%), verhoogt de complexiteit en kan het stroomverbruik doen stijgen. In de loop der jaren hebben beveiligingsonderzoekers bovendien kwetsbaarheden in zijkanalen ontdekt die misbruik kunnen maken van gedeelde hardwarebronnen, waardoor sommige bedrijven en organisaties ervoor kiezen om Hyper-Threading uit te schakelen in omgevingen waar beveiliging van groot belang is.

Al met al was Intel van mening dat ingrijpende architecturale verbeteringen en een groter aantal fysieke kernen zwaarder zouden wegen dan de voordelen van Hyper-Threading.

Het punt is dat, ondanks de redenering van Intel, de voordelen nooit echt zijn verdwenen. De nieuwere architecturen van Intel hebben weliswaar indrukwekkende verbeteringen opgeleverd op het gebied van efficiëntie en single-threaded prestaties, maar het bedrijf heeft inmiddels erkend dat het afstappen van Hyper-Threading wellicht een stap te ver is geweest.

Lip-Bu Tan, CEO van Intel, heeft verklaard dat het afstappen van SMT Intel in een nadelige concurrentiepositie heeft gebracht en tot prestatieverschillen heeft geleid, die het bedrijf nu in toekomstige producten wil aanpakken.

De redenering is eenvoudig: hoewel het toevoegen van meer fysieke kernen vaak de beste oplossing is, is dit niet altijd de meest praktische. Hyper-Threading blijft een effectieve manier om extra prestaties uit bestaande kernen te halen, met name bij werkbelastingen met veel threads. Dit is vooral van belang in professionele en serveromgevingen, waar virtualisatie, databases, cloudinfrastructuur, technische toepassingen en talrijke AI-gerelateerde werkbelastingen allemaal baat kunnen hebben bij de gelijktijdige verwerking van meer threads.

Op het moment van schrijven heeft Intel bevestigd dat het van plan is SMT opnieuw in te voeren in toekomstige serverprocessoren. Of Hyper-Threading ook terugkeert in desktop- en gaming-CPU’s voor consumenten is nog onduidelijk, maar de koerswijziging van Intel wijst erop dat de technologie nog steeds een belangrijke rol te vervullen heeft.

Moderne Ryzen- en EPYC-processoren maken nog steeds gebruik van SMT in zowel de consumenten- als de zakelijke CPU-series van AMD, waardoor de meeste kernen twee threads tegelijkertijd kunnen verwerken. AMD heeft geen aanwijzingen gegeven dat het van plan is SMT af te schaffen en blijft het beschouwen als een belangrijk onderdeel van het maximaliseren van de processorprestaties.

Als gevolg daarvan hebben de huidige CPU’s van AMD en Intel enigszins verschillende benaderingen gekozen om hogere prestaties te realiseren. Intel heeft zich gedurende meerdere generaties gericht op hybride architecturen, verbeterde kernontwerpen en extra fysieke kernen, terwijl AMD is doorgegaan met het combineren van een groot aantal kernen met SMT.

Een korte tijd leek het erop dat Hyper-Threading op het punt stond te verdwijnen. In de nieuwste consumentenarchitecturen van Intel werd deze technologie niet meer toegepast, en door het toenemende aantal processorkernen leek het alsof de technologie minder belangrijk was geworden dan voorheen. De berichten over het einde ervan waren echter wellicht voorbarig.

Hoewel Hyper-Threading geen magische prestatievermenigvuldiger is, blijft het een effectieve manier om het CPU-gebruik te verbeteren en de prestaties bij veel soorten taken te verhogen. Het besluit van Intel om Hyper-Threading opnieuw te introduceren, wijst erop dat het, ondanks de vooruitgang op het gebied van processorontwerp, nog steeds zinvol is om één enkele kern meerdere threads te laten verwerken.

Voor consumenten is de belangrijkste conclusie eenvoudig: Hyper-Threading is niet langer bij elke Intel-processor gegarandeerd, maar het is ook nog lang niet verdwenen. Naarmate Intel zijn toekomstige CPU-ontwerpen verder verfijnt, lijkt Hyper-Threading de komende jaren een vast onderdeel van het processorlandschap te blijven.