Hyper-Threading: differenze tra le versioni

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{{F|microprocessori|giugno 2010}}

'''Hyper-Threading''' è una tecnologia sviluppata da [[Intel]] per migliorare le prestazioni dei propri [[processore|processori]] e venne integrata in questi ultimi negli anni a cavallo tra il [[2003]] e il [[2006]].

'''Hyper-Threading''' è il nome commerciale dato da [[Intel]] alla sua prima implementazione della tecnologia [[Simultaneous Multi-Threading]], utilizzata per migliorare le prestazioni dei propri [[processore|processori]].

Essa viene utilizzata attivamente dalla società a partire dal 2003.

== Obiettivi di Hyper-Threading ==

La tecnologia Hyper-Threading è stata una delle più pubblicizzate da parte di Intel nel corso degli anni in quanto l'idea alla base era quella di migliorare le prestazioni dei processori sfruttando alcune tecniche di [[calcolo parallelo]] grazie alla duplicazione di alcune unità interne dei chip.

La tecnologia Hyper-Threading è stata presentata da Intel in un momento in cui i processori dual core non potevano ancora venire prodotti a prezzi ragionevoli in ragione sia dell'avanzamento tecnologico, sia del processo produttivo che nel [[2003]] era ancora quello a [[130 nm]], che non permetteva "fisicamente" la presenza di 2 core all'interno di un unico package.

Essa venne introdotta inizialmente nel settore server con gli [[Xeon]] e gli [[Itanium 2]], ovvero in un settore che già allora prevedeva applicazioni pensate secondo criteri di "parallelizzazione" del codice. Nel [[2003]] però, Intel aveva anche raggiunto i 3 GHz per i processori [[Pentium 4]] destinati al settore desktop, e ormai l'aumento di frequenza cominciava a diventare sempre più difficoltoso da operare; al fine di migliorare ulteriormente le prestazioni dei propri processori desktop senza per questo dover aumentare la frequenza e il consumo massimo, decise di promuovere l'adozione della tecnologia Hyper-Threading anche in questo settore e il primo processore desktop ad esserne dotato fu il Pentium 4 [[Northwood (hardware)|Northwood]] a 3,06 GHz con [[BUSBus (informatica)|bus]] a 533 MHz. Successivamente, venne implementata in tutti i successivi modelli di Pentium 4, compresi quelli basati sui [[core (Hardware)|core]] successivi a Northwood, vale a dire [[Prescott]] e [[Cedar Mill (hardware)|Cedar Mill]], e nelle prime [[CPU]] [[dual core]] [[Pentium Extreme Edition]]; anzi, in questo caso, la presenza della tecnologia Hyper-Threading era la sola caratteristica che differenziava tali processori dagli altri processori dual core, [[Pentium D]], che ne erano sprovvisti.

Secondo le dichiarazioni iniziali di Intel, talequesta tecnologia avrebbe dovuto garantire un miglioramento delle prestazioni del 24% a prescindere dalla velocità di [[clock]], ma i fatti dimostrarono in seguito che seppure esistesse effettivamente un certo miglioramento nelle prestazioni, talequesto aumento era di gran lunga più contenutoinferiore rispetto a quanto auspicato e, soprattutto, limitato ad una ristretta cerchia di applicazioni, soprattutto legate al mondo grafico, in grado di sfruttarne le potenzialità. Sul campo delle pure prestazioni, i [[software]] di grafica evoluta come [[Photoshop]] o [[3D Studio Max]] traevano vantaggi nell'ordine del 10%.

== Principi di funzionamento ==

[[ImmagineFile:Hyper-threaded_CPU.png|thumb|right|300pxupright=1.4|Schema di funzionamento dell'Hyper-Threading. Le istruzioni dei diversi thread (indicati con colore diversi) vengono mischiate ed eseguite in parallelo all'interno del processore al fine d'utilizzare al meglio le unità d'elaborazione]]

Come detto, lL'idea alla base della tecnologia Hyper-Threading era quella di duplicare alcune unità di elaborazione all'interno dei microprocessori al fine di poter eseguire simultaneamente alcune operazioni, grazie a tecniche di [[multithreading]].

Si trattava, in un certo senso, di un tentativo di creare un processore di transizione tra i tradizionali [[single core]] e i successivi dual core, non inserendo 2 interi core all'interno di un unico [[package (elettronica)|package]], ma duplicando solo alcune aree "sensibili" del singolo core.

Come detto, l'idea alla base della tecnologia Hyper-Threading era quella di duplicare alcune unità di elaborazione all'interno dei microprocessori al fine di poter eseguire simultaneamente alcune operazioni, grazie a tecniche di [[multithreading]].

Grazie all'Hyper-Threading un singolo core era comunque in grado di gestire più [[thread (informatica)|thread]] in contemporanea, quando le istruzioni di un thread rimanevano bloccate nella [[pipeline dati|pipeline]] il processore procedeva ad elaborare un secondo thread al fine di mantenere le unità di elaborazione sempre attive. I singoli thread possono infatti venire bloccati nella loro esecuzione da molteplici fattori, quali ad esempio problemi di recupero dei dati da elaborare (per esempio un [[cache miss]]) o per problemi di [[Dipendenza dai dati|dipendenza dai dati]] che si trovano in elaborazione presso altre istruzioni in esecuzione.

Si trattava, in un certo senso, di un tentativo di creare un processore di transizione tra i tradizionali [[single core]] e i successivi dual core, non inserendo 2 interi core all'interno di un unico [[package (elettronica)|package]], ma duplicando solo alcune aree "sensibili" del singolo core.

Grazie all'Hyper-Threading un singolo core era comunque in grado di gestire più [[thread]] in contemporanea, quando le istruzioni di un thread rimanevano bloccate nella [[pipeline dati|pipeline]] il processore procedeva ad elaborare un secondo thread al fine di mantenere le unità di elaborazione sempre attive. I singoli thread possono infatti venire bloccati nella loro esecuzione da molteplici fattori, quali ad esempio problemi di recupero dei dati da elaborare (per esempio un [[cache miss]]) o per problemi di [[Dipendenza dai dati|dipendenza dai dati]] che si trovano in elaborazione presso altre istruzioni in esecuzione.

=== Principali differenze tra "Hyper-Threading" e "processore dual core" ===

La replicazione solo di alcune unità di elaborazione non poteva ovviamente competere, come prestazioni, con un processore dual core vero e proprio, dove cioè l'intero core veniva duplicato. A fronte però di un aumento di prestazioni più contenuto, Intel dichiarò che l'integrazione della tecnologia Hyper-Threading comportava un aumento dell'area della CPU di un miserodel 5% a fronte di un aumento di prestazioni che avrebbe potuto sfiorare anche il 30%, (come detto,sebbene si trattavatrattasse in realtà di un valore quasi irraggiungibile). In ogni caso, un aumento tanto modesto della superficie del processore consentiva di contenere i costi di produzione e quindi il rapporto costi/benefici era a favore dei modelli integranti tale tecnologia rispetto a quelli precedenti.

Il punto veramente debole della tecnologia Hyper-Threading, quando confrontata con un processore dual core vero e proprio, risiedeva nella capacità di tale tecnologia di gestire in parallelo solo thread e non [[Processo (informatica)|processi]]; in altre parole, in un sistema dotato di processore con Hyper-Threading traggono vantaggio solo le applicazioni dotate di più thread, mentre in un sistema dotato di un processore dual core, possono essere eseguiti in parallelo sia i thread di un singolo programma (come avviene con la tecnologia Hyper-Threading), sia i thread appartenenti a programmi diversi, che possono quindi essere eseguiti simultaneamente solo in quest'ultimo tipo di sistemi.

=== Hyper-Threading dal punto di vista del sistema operativo ===

Dal punto di vista del [[sistema operativo]], un processore single core ma dotato di tecnologia Hyper-Threading era indistinguibile da un normale processore dual core. Infatti Intel aveva infatti sviluppato talequesta nuova soluzione in modo che il sistema operativo "vedesse" comunque la presenza di 2 core di elaborazione. TaliQuesti core non erano in effetti 2 core "fisici" come nei processori dual core, ma erano 2 core "logici", vale a dire che un 'applicazione non doveva essere pensata espressamente per la tecnologia Hyper-Threading; se essa era in grado di sfruttare 2 core di elaborazione, era anche in grado di sfruttare le potenzialità della nuova tecnologia (ovviamente con vantaggi prestazionali inferiori, per i motivi espressi sopra). Il [[BIOS]] della [[scheda madre]], che doveva a sua volta supportare la nuova tecnologia, faceva "credere" al sistema operativo e alle applicazioni di trovarsi di fronte ad un vero e proprio sistema [[biprocessore]].

== L'abbandono della tecnologia nei principali settori di mercato ==

Con l'avvento, a partire dalla metà del [[2006]], dei nuovi processori dual core basati sull'architettura "[[Intel Core|Core]]", i [[Core 2 Duo]] [[Conroe (microprocessore)|Conroe]], come successori del Pentium D [[Presler]], Intel decise di abbandonare l'implementazione di talequesta tecnologia in quanto essa era poco efficace quando abbinata a processori dual core con [[Pipeline dati|pipeline]] corte come i [[Core 2 Duo]].

Agli inizi del [[2008]] è arrivato sul mercato anche il nuovo processore [[Intel Atom|Atom]] nelle due versioni [[Silverthorne (processore)|Silverthorne]] e [[Diamondville (hardware)|Diamondville]] destinate rispettivamente agli UMPC e ai sistemi di fascia molto economica. Questa architettura è pensata espressamente per il contenimento massimo dei consumi, con inevitabili ripercussioni anche sulle prestazioni che ovviamente non possono essere paragonate a quelle delle CPU pensate per gli altri settori di mercato ma sufficienti per i dispositivi per i quali è stata concepita. Al fine di non penalizzare troppo le applicazioni in grado di sfruttare il multi-threading, Intel ha deciso di integrare anche in questi prodotti la tecnologia Hyper-Threading che ha quindi ritrovato un proprio ruolo all'interno del mercato.

Intel comunque non parlò mai di abbandono definitivo e quindi è apparso subito plausibile un ritorno, sebbene in versione rivisitata, di tale tecnologia. A questo proposito, alla fine del [[2008]] arriveranno i primi processori appartenenti alla nuova architettura [[Nehalem]], successiva alla "Core", che porteranno con sé una tecnologia analoga chiamata [[Simultaneous Multi-Threading]]. Al momento dell'annuncio da parte di Intel di re-inserire una tecnologia (sebbene si tratti di una sua evoluzione) che non ha mai goduto di particolare successo presso i clienti, sono emersi alcuni interrogativi sulle motivazioni di tale scelta. La risposta può essere trovata nello sviluppo del [[software]]; secondo Intel infatti, attraverso [[Windows Vista]] questa tecnologia potrà ottenere nuovi successi.

Comunque Intel, comunquegià al momento del lancio dell'architettura "Core", non parlò mai di abbandono definitivo e quindi è apparso subito plausibile un ritorno, sebbene in versione rivisitata, di talequesta tecnologia anche in prodotti destinati alle fasce principali del mercato. A questo proposito, alla fine del [[2008]] arriverannoarrivarono i primi processori appartenenti alla nuova architettura [[Nehalem (hardware)|Nehalem]], successiva alla "Core", che porteranno con séloro una tecnologia analoga chiamata [[Simultaneous Multi-Threading]]. Al momento dell'annuncio da parte di Intel di re-inserire una tecnologia, (sebbene si tratti di una sua evoluzione), che non ha mai goduto di particolare successo presso i clienti, sono emersi alcuni interrogativi sulle motivazioni di talequesta scelta. La risposta può essere trovata nello sviluppo del [[software]]; secondo Intel infatti, attraverso [[Windows Vista]] questa tecnologia potrà ottenere nuovi successi.

== Voci correlate ==

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* [[Pentium D]]

* [[Pentium Extreme Edition]]

* [[Intel Atom]]

* [[Simultaneous Multi-Threading]]

{{Portale|informatica}}

[[Categoria:Microprocessore]]

[[Categoria:Thread]]

[[da:Multithreading]]

[[de:Hyper-Threading]]

[[en:Hyper-threading]]

[[es:HyperThreading]]

[[fr:Hyper-Threading]]

[[id:Hyper-Threading]]

[[ko:하이퍼 스레딩]]

[[nl:Hyper-Threading]]

[[pl:Hyper-Threading]]

[[pt:Hyper-threading]]

[[ru:Hyper-threading]]

[[sv:Hyper Threading]]

[[zh:超執行緒]]