Hyper-Threading förklarat

Hyper-Threading (HT) eller Hyper-Threading Technology (HTT) är det namn Intel ger till Simultaneous Multithreading (SMT)-funktionerna i vissa av sina processorer. Tekniken förbättrar prestandan genom att duplicera vissa av processorns icke-exekverande delar så att en enda processorkärna framträder som två logiska processorer för operativsystemet.

Operativsystemet adresserar dessa två logiska kärnor och fördelar arbetsbelastningen mellan dem. Detta gör att processorn kan hantera flera trådar samtidigt genom att hantera resurserna så att exekveringsenheterna hålls sysselsatta.

Hyper-threading har flera fördelar, bland annat förbättrad effektivitet och resursanvändning, samt den mycket viktiga prestandaförbättringen. Intel hävdar att prestandan förbättras med upp till 30 % för chip med hyper-threading jämfört med chip utan. Inte illa för något som bara lägger till 5 % till chipets kisel. När man tänker på att en ny processorgeneration i allmänhet bara ger förbättringar på några procentenheter är det inget man kan rynka på näsan åt.

Hyper-Threading är dock inte utan problem. Vissa applikationer visar inte bara inga förbättringar när funktionen är aktiverad, utan kan även uppvisa sämre prestanda. Hyper-threading har också visat sig medföra säkerhetsrisker, särskilt sidokanalattacker, vilket har lett till att operativsystemet OpenBSD av säkerhetsskäl har inaktiverat hyper-threading. Det har även hävdats att simultan multithreading kan förbruka upp till 46 % mer ström än traditionella konstruktioner.

Intel introducerade hyper-threading 2002, först i sina arbetsstationsinriktade Xeon-processorer, innan det inkluderades i Pentium 4 samma år. Hyper-Threading har sedan dess varit en funktion i de flesta av företagets processorer. Sedan dess har antalet CPU-kärnor ökat avsevärt, och med hyper-threading innebär det att moderna processorer kan hantera upp till 32 trådar samtidigt, till exempel Core i9-13900.

Som vi nämnde inledningsvis är hyper-threading Intels varumärke för simultan multithreading (SMT), men AMD tänkte självklart inte sitta och se på medan Intel fick leka med upp till 30 % extra prestanda. Så även om AMD aldrig skulle använda varumärket hyper-threading, så anammade de SMT med sina första Zen-processorer och har sedan dess dragit nytta av tekniken. AMD har också fortsatt att öka antalet kärnor, och precis som Intel, med processorer som Ryzen 9 9950x, kan du nu se deras högpresterande stationära processorer hantera upp till 32 trådar samtidigt.

Om allt detta ger en rosig bild av hypertrådningens hälsa, kanske du blir förvånad över att Intels teknik för att fördubbla CPU-prestanda inte finns med på funktionslistan för de senaste processorerna. Som exempel har Intels nyligen släppta Core Ultra 9 285K åtta prestandakärnor och 16 effektiva kärnor, utan några tecken på hypertrådning på någon av typerna. Detta pekar på en förändring i hur processorer designas, och man har i princip kommit fram till att hypertrådning helt enkelt inte fungerar som det brukade med dessa nya ”hybridprocessorer”.

Intel gick över till en hybriddesign med sin 12:e generationens Core-processorer. Det är CPU:er som har prestanda- och effektivitetskärnor, vilket efterliknar den big.LITTLE- strategi som ARM uppnådde med sina processorer. I princip finns det två typer av kärnor inuti chipet som kan användas för olika arbetsbelastningar för att erbjuda förbättrad effektivitet jämfört med tidigare CPU-konstruktioner. Inledningsvis stödde Intel fortfarande hyper-threading på prestandakärnorna, men släppte det med den senaste generationen och valde istället att i princip fördubbla antalet effektiva kärnor.

AMD verkar inte ha bråttom att följa Intels exempel och producera en helt hybrid design, utan fokuserar istället på sin X3D-cacheteknik för att få ett prestandaförsprång. Så simultan multithreading kommer att finnas kvar ett tag till, kanske bara inte under namnet hyper-threading.