Hyper-Threading: differenze tra le versioni

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{{F|microprocessori|giugno 2010}}

'''Hyper-Threading''' è unail dellenome piùcommerciale pubblicizzate tecnologie sviluppatedato 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.

Fu introdotta inizialmente nel settore server con gli [[Xeon]] e gli [[Itanium 2]], poi è giunta anche nel settore desktop a partire dal [[Pentium 4]] [[Northwood]] a 3,06 GHz e 533 MHz di [[BUS]]. Successivamente è stata implementata in tutti i successivi modelli di Pentium 4, anche [[Prescott]] e [[Cedar Mill]], e nelle [[CPU]] [[dual core]] [[Pentium EE]].

[[de:== Obiettivi di Hyper-Threading]] ==

Stando ad Intel, tale tecnologia avrebbe dovuto garantire un miglioramento delle prestazioni del 24% a prescindere dalla velocità di [[clock]], ma i fatti hanno poi dimostrato che seppure ci sia effettivamente un certo miglioramento nelle prestazioni, tale aumento è di gran lunga più contenuto rispetto a quanto auspicato e, soprattutto, limitato ad una ristretta cerchia di applicazioni, soprattutto per grafica, che riescono a sfruttarne le potenzialità.

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 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 [[Bus (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.

StandoSecondo adle dichiarazioni iniziali di Intel, talequesta tecnologia avrebbe dovuto garantire un miglioramento delle prestazioni del 24% a prescindere dalla velocità di [[clock]], ma i fatti hannodimostrarono poiin dimostratoseguito che seppure ci siaesistesse effettivamente un certo miglioramento nelle prestazioni, talequesto aumento èera di gran lunga più contenutoinferiore rispetto a quanto auspicato e, soprattutto, limitato ad una ristretta cerchia di applicazioni, soprattutto perlegate graficaal mondo grafico, chein riesconogrado adi 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 ==

[[File:Hyper-threaded_CPU.png|thumb|upright=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]]

Cercando di semplificare il più possibile il concetto che sta alla base di questa tecnologia, possiamo dire che essa permette ad un processore di "apparire" come fosse composto da due processori fisici (in realtà si tratta di due processori "logici"), dal momento che l'[[sistema operativo|OS]] e gli altri programmi "credono" che in ogni momento ci siano veramente due processori fisici contemporaneamente al lavoro. I benefici sono doppi: durante il [[multitasking]], Hyper-Threading permetterà di usare qualsiasi combinazione di applicazioni desktop, le eseguirà contemporaneamente, e comporterà un livello di benefici diverso a seconda delle applicazioni. Possiamo considerare come valido esempio una presentazione [[Microsoft PowerPoint]] con della musica. Mentre viene codificata la musica, allo stesso tempo sarà possibile manipolare le immagini: il processo di codifica in [[background]] finirà più velocemente, mentre in primo piano vi sarà una veloce risposta delle immagini: in passato capitava di dover attendere, e di non avere un ambiente reattivo, e in certi casi l'applicazione in foreground poteva addirittura bloccarsi. Nelle applicazioni [[Office]], le scansioni degli [[antivirus]] e la criptazione di un certo livello richiedono gran parte della capacità di calcolo. Se si eseguono operazioni basilari in primo piano e un semplice antivirus sta lavorando in background, aprire un file PowerPoint di una certa dimensione può richiedere molto tempo. In teoria tutto questo dovrebbe migliorare notevolmente grazie a Hyper-Threading.

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]].

Sul campo delle pure prestazioni invece, i [[software]] di grafica evoluta come [[Photoshop]] o [[3D Studio Max]] traggono vantaggi nell'ordine del 10%.

Si trattava 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.

In realtà tutti questi miglioramenti non sono molto evidenti per l'utente medio, e certamente sono molto meno eclatanti di quelli analoghi che si possono notare con i processori [[dual core]] come i [[Pentium D]]. In questo caso il sistema operativo non vede due core "logici" ma due core "fisici" analogamente a quanto accadrebbe se si fosse in presenza di un sistema [[biprocessore]]. In questo caso i benefici sul multitasking sono nettamente evidenti e anche le applicazioni sviluppate per il calcolo parallelo traggono diversi vantaggi.

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]] che si trovano in elaborazione presso altre istruzioni in esecuzione.

== L'abbandono della tecnologia ==

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]], come successori del Pentium D [[Presler]], Intel ha deciso di abbandonare l'implementazione di tale tecnologia in quanto sembra che i benefici che apporterebbe in presenza di un sistema dual core con [[Pipeline dati|pipeline]] corte come i [[Core 2 Duo]] siano esigui e quindi controproducenti per la compagnia in quanto occuperebbero spazio inutile sul wafer del processore.

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

Intel comunque non ha mai parlato di abbandono definitivo, quindi è possibile che, in futuro, essa possa venire re-introdotta. A questo proposito, sembra proprio che Intel stia considerando di re-introdurre l'Hyper-Threading all'interno della nuova architettura [[Nehalem]] attesa per il [[2008]]; si tratta dell'architettura che andrà a sostituire la "Core" dei Core 2 Duo.

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 del 5% a fronte di un aumento di prestazioni che avrebbe potuto sfiorare anche il 30%, sebbene si trattasse 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.

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

Al momento di quest'annuncio, è subito sorto un dubbio riguardo i motivi che porterebbero Intel a re-introdurre una tecnologia che non ha mai goduto di particolare successo presso i clienti. La risposta può essere trovata nello sviluppo del [[software]]. Sembra infatti che attraverso [[Windows Vista]] questa tecnologia potrà ottenere nuovi successi.

Dal punto di vista del [[sistema operativo]], un processore single core dotato di tecnologia Hyper-Threading era indistinguibile da un normale processore dual core. Infatti Intel aveva sviluppato questa nuova soluzione in modo che il sistema operativo "vedesse" comunque la presenza di 2 core di elaborazione. Questi 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. 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 ha decisodecise di abbandonare l'implementazione di talequesta tecnologia in quanto sembraessa cheera ipoco beneficiefficace chequando apporterebbe in presenza diabbinata una sistemaprocessori dual core con [[Pipeline dati|pipeline]] corte come i [[Core 2 Duo]] siano esigui e quindi controproducenti per la compagnia in quanto occuperebbero spazio inutile sul wafer del processore.

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.

Comunque Intel, già 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 questa tecnologia anche in prodotti destinati alle fasce principali del mercato. A questo proposito, alla fine del 2008 arrivarono i primi processori appartenenti alla nuova architettura [[Nehalem (hardware)|Nehalem]], successiva alla "Core", che porteranno con loro 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 questa scelta.

== Voci correlate ==

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* [[Pentium D]]

* [[Pentium Extreme Edition]]

* [[Intel Atom]]

* [[fr:HyperSimultaneous Multi-Threading]]

{{Portale|informatica}}

[[Categoria:Microprocessore]]

[[Categoria:Thread]]

[[da:Multithreading]]

[[de:Hyper-Threading]]

[[en:Hyper-threading]]

[[es:HyperThreading]]

[[fr:Hyper-Threading]]

[[ko:하이퍼 스레딩]]

[[nl:Hyper-Threading]]

[[pl:Hyper-Threading]]

[[pt:Hyper-threading]]

[[ru:Гиперпоточность]]

[[sv:Hyper Threading]]

[[zh:超執行緒]]