تکنولوژی Hyper Threading

چرا در پردازنده‌های سروری HPE از تکنولوژی Hyper Threading استفاده می‌شود؟

پردازنده‌های نوین سرورهای  HPE به‌دلیل تکنولوژی‌ محاسباتی Hyper Threading  که یک نوع فناوری مجازی‌سازی در پردازنده‌های اینتل است، دارای سرعت پردازشی بیشتری شده‌اند. در این تکنولوژی پردازنده‌های اینتل هر هسته واقعی و فیزیکی را به دو هسته مجازی تبدیل می‌کنند. این فناوری به‌صورت پیش فرض فعال است و نیاز به تغییر تنظیمات خاصی نیست. شما می‌توانید از طریق بایوس این قابلیت را کنترل و به دلخواه خود آن را فعال یا غیرفعال کنید. در این مقاله همراه ما باشید تا بعد از تعریف Hyper Threading عملکرد آن را در پردازنده‌های سرورهای  کمپانی HPE بررسی کنیم. 

 تکنولوژی Hyper Threading چیست؟

Hyper Threading یک فناوری انحصاری است که برای اولین بار در سال ۲۰۰۲ توسط Intel در پردازنده‌های مدل Pentium 4 HT ارائه شد. در این تکنولوژی پردازنده‌های اینتل هر هسته واقعی و فیزیکی را به دو هسته مجازی تبدیل می‌کنند. این فناوری همان تکنولوژی‌ای است که AMD آن را Simultaneous Multithreading  یا SMT می‌نامد که از فناوری چند رشته‌ای کردن هسته‌های حقیقی استفاده می‌شود بنابراین مشابه تکنولوژی Hyper Threading کمپانی Intel است.

پیش از این پردازنده‌های Pentium 4 تک پردازنده (CPU) بودند و فقط یک کار را در هر زمان می‌توانستند انجام دهند هر چند به‌سرعت بین Taskها سوییچ می‌کردند و به‌صورت Multicasting بودند.

با ظهور تکنولوژی Hyper Threading، هسته فیزیکی CPU به دو هسته مجازی(Thread)  تقسیم می‌شود. به‌عبارتی  به‌صورت منطقی، دو هسته برای سیستم‌عامل فراهم می‌کند که هر کدام می‌توانند به‌صورت موازی پردازش‌ها را انجام دهند و حجم پردازش را کم کنند.

Hyper Threading هر هسته را برای انجام دو کار استفاده می‌کند در نتیجه کارایی CPU افزایش می‌یابد. با این فناوری سخت‌افزارCPU فقط یک سری منابع اجرایی برای هر هسته CPU دارد اما CPU وانمود می‌کند که هسته‌های بیشتری دارد تا سرعت اجرای برنامه‌ها را بیشتر کند. بنابراین سیستم‌عامل فریب داده می‌شود تا هر هسته واقعی CPU را به‌صورت دو CPU ببیند به این ترتیب دو هسته منطقی CPU، منابع فیزیکی اجرایی را به اشتراک می‌گذارند. در نتیجه سرعت افزایش پیدا می‌کند اما نه به‌اندازه‌ی داشتن هسته‌های اضافی.

به زبان ساده Hyper Threading به‌وسیلۀ دوتایی کردن بخش‌هایی از پردازنده اصلی باعث می‌شود که پردازش‌ها و آدرس‌دهی‌ها از طریق سیستم‌عامل به دو پردازنده مجازی در آن واحد ارسال شود. به این ترتیب سیستم‌عامل می‌تواند با استفاده از این دو پردازنده دو کار را برای پردازش زمان‌بندی کند.

توجه داشته باشید که هنگام خرید پردازنده هسته‌های فیزیکی اهمیت بیشتری نسبت به هسته‌های مجازی دارند. به همین دلیل است که CPU های مدرن امروزی، هم چند هسته دارند و هم از Hyper Threading استفاده می‌کنند. 

هر کدام از هسته‌های پردازنده یک توان پردازشی مشخصی دارند و زمانی که هر هسته تقسیم به دو هسته مجازی می‌شود، مجبور است که قدرت و توان پردازشی خود را بین دو هسته مجازی تقسیم کند. مثلا CPU دو هسته‌ای با کمک Hyper Threading به‌صورت چهار هسته برای سیستم‌عامل ارایه می‌شود و به همین صورت چهار هسته به‌صورت ۸ هسته. البته عملکرد این هسته‌ها دقیقا برابر با عملکرد یک پردازنده‌ی دارای ۸ هسته‌ی فیزیکی نیست که در ادامه بیشتر به این موضوع می‌پردازیم.

اگر تعداد هسته‌های فیزیکی بیشتر باشد هر هسته می‌تواند از نهایت توان خود استفاده کند و عملیات محاسبات را سریع‌تر انجام دهد. Hyper Threading جایگزینی برای هسته‌های اضافی نیست اما کارایی پردازنده دو هسته‌ای با وجود Hyper Threading بیشتر از کارایی پردازنده دو هسته‌ای بدون وجود Hyper Threading است. بنابراین تعداد هسته‌های حقیقی اهمیت بیشتری نسبت به هسته‌های مجازی دارد.

تکنولوژی Hyper Threading به پردازنده کمک می‌کند که عملکرد بهتری در اجرای نرم‌افزارها داشته باشد. البته برای استفاده از این فناوری، نرم‌افزار، سیستم‌عامل و بایوس باید از تکنولوژی Hyper Threading پشتیبانی کنند زیرا اگر برنامه‌ای وجود داشته باشد که از پردازش موازی اطلاعات پشتیبانی نکند و نوع پردازش آن به‌صورت تک هسته‌ای باشد، قابلیت Hyper Threading در این نوع تسک‌ها فعال نخواهد شد.

فناوری Hyper Threading به‌صورت پیش‌فرض در بایوس مادربورد فعال است و نیاز به تغییر تنظیمات خاصی نیست. شما می‌توانید از طریق بایوس این قابلیت را کنترل و به دلخواه خود آن را فعال یا غیرفعال کنید. در صورت غیرفعال شدن دیگر هسته‌های مجازی در دسترس نخواهند بود و برای پردازش تنها از هسته‌های حقیقی استفاده خواهد شد که این کار قدرت پردازشی کلی پردازنده را کاهش می‌دهد و در نتیجه سرعت اجرای برنامه‌ها کم می‌شود. در هنگام خرید مادربرد باید به قابلیت پشتیبانی از این سیستم دقت کنید. هنوز هم مادربوردهایی تولید می‌شوند که ممکن است از این سیستم پشتیبانی نکنند. 

بنابر آنچه گفته شد فناوری Hyper Threading کمپانی Intel دارای عملکردهای منحصربه‌فردی است که باعث افزایش کارایی و قابلیت‌ سرورهای HPE می‌شود. سرورهای نسل ۱۰ به بعد کمپانی HPE که مجهز به پردازنده‌های Xeon هستند از این فناوری بهره می‌برند. Hyper Treading در این پردازنده‌هاعملکرد کلی را برای برنامه‌هایی که از تعداد هسته پردازنده بالاتری بهره می‌برند، بهبود می‌بخشد. البته بر خلاف خانواده پردازنده‌های سطح بالاتر Xeon مانند پردازنده Platinum، پردازنده Gold ، Silver و سری Bronze از فناوری Hyper Treading پشتیبانی نمی‌کنند. در ادامه همراه ما باشید تا عملکرد این تکنولوژی را بررسی کنیم: 

عملکرد Hyper Threading 

افزایش دستورات و پیشرفت برنامه‌های رایانه‌ای باعث کند شدن فرایند پردازش در محاسبات خیلی سنگین و پیچیده می‌شود. به همین دلیل نیاز به حافظه و پردازنده‌های جانبی و چندگانه در این برنامه‌ها بیش از پیش احساس شده است.

پردازنده‌‌های نسل جدید اینتل با تکنولوژی Hyper Threading به‌راحتی پردازش‌های هم‌زمان را انجام می‌دهند. این کار باعث  کمتر شدن زمان پردازش و بیشتر شدن سرعت پردازش می‌شود. پردازنده‌ای که از تکنولوژی Hyper Threading استفاده می‌کند ۳۰٪ سرعت بالاتری نسبت به پاسخگویی دارد. بنابراین همانطور که در زیر ملاحظه می‌کنید در زمینه‌های مختلف پیشرفت کرده است: 

• بهبود پشتيباني از کدهاي  Multi -Thread
• امکان اجراي هم‌زمان چندين  thread
• افزایش سرعت و  کارایی پردازش اطلاعات
• بهبود پردازش موازی
• افزایش سرعت پاسخگویی در برنامه‌های کاربردی اینترنتی و تجارت الکترونیک
• اجرای چند برنامه سنگین به‌صورت همزمان یا مهارت Multitasking بدون کند شدن یا کرش کردن برنامه
• افزایش قدرت پردازشی و محاسبه اطلاعات در برنامه‌های سه‌بعدی و ادیت فیلم

با توجه به آنچه گفته شد ممکن است این سوالات برای شما مطرح شود: 

۱- وقتی می‌توان هسته فیزیکی را افزایش داد چرا باید از هسته مجازی و تکنولوژی Hyper Threading استفاده کرد؟

جواب: افزایش هسته‌های فیزیکی به‌معنی تغییر اندازه و افزایش سایز پردازنده‌ها و همچنین بالا رفتن توان برق مصرفی آن‌ها است. در این حالت این پردازنده‌ها بیشتر از قبل داغ شده و گرمای بیشتری تولید می‌کنند. در حالی که با استفاده از تکنولوژی Hyper Threading هیچ کدام از این موارد رخ نمی‌دهد و شما به‌راحتی می‌توانید از آن استفاده کنید.

۲- آیا همیشه باید پردازنده‌ی دارای قابلیت Hyper Threading بخریم؟ 

جواب: پردازنده‌های دارای قابلیت Hyper Threading انرژی بیشتری نسبت به پردازنده‌های دیگر مصرف می‌کنند. بنابراین اگر می‌بینید چندان به این قابلیت نیاز ندارید، این افزایش مصرف انرژی یک هزینه‌ی بیهوده خواهد بود. از طرف دیگر این پردازنده‌ها قیمت بالاتری دارند و به همین خاطر بین نسل یازدهم پردازنده‌های اینتل، فقط  پردازنده i9 و مدل‌های گران‌تر از این مشخصه بهره می‌برند. بنابراین اگر فشار زیادی به سیستم وارد می‌کنید و بارکاری بالایی دارید، این قابلیت می‌تواند مزایای متعددی برای شما داشته باشد. اما اگر یک کاربر معمولی هستید که کار خاصی با سیستم انجام نمی‌دهید، خرید چنین پردازنده‌هایی غیر ضروری است.

۳- چه کاربرانی باید از پردازنده‌ی دارای قابلیت Hyper Threading استفاده کنند؟

جواب: استفاده از این فناوری برای گیمرهایی که بازی‌های فشرده انجام می‌دهند باعث بهبود عملکرد بازی می‌شود و به CPU اجازه می‌دهد چندین کار را همزمان انجام دهد، مانند فیزیک بازی و کارهای پس‌زمینه.

ویرایشگرهای ویدیو و طراحان سه بعدی به‌دلیل استفاده از نرم‌افزار رندرینگ نیز باید از این نوع پردازنده‌ها در سیستم خود بهره ببرند. برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان نرم‌افزار دسته دیگری هستند که به این فناوری احتیاج دارند. در این میان دانشمندان و محققان که بسیاری از شبیه‌سازی‌های علمی و تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده‌ها را انجام می‌دهند به قابلیت Hyper Threading نیاز دارند. بنابراین تمام کسانی که به‌طور منظم کارهای فشرده انجام می‌دهند باید از CPU‌های با فناوری Hyper-Threading استفاده کنند.

جمع‌بندی

فناوری پردازش موازی اطلاعات که شرکت Intel برای پردازنده‌های خود استفاده می‌کند Hyper Threading نام دارد. CPU های قدیمی به‌دلیل Single Thread بودن در آن واحد تنها یک دستور را ارسال می‌کردند. اما با تجهیز به فناوری Hyper Threading قادر هستند در آن واحد بیش از یک دستور به پردازنده ارسال کنند. بنابراین سرعت پردازش CPU های جدید افزایش یافته است و قادر هستند بار محاسباتی بیشتری را پردازش کنند. در این مقاله بعد از تعریف Hyper Threading عملکرد آن را در سرورهای HPE بررسی کردیم. 

بر اساس آنچه گفته شد این مشخصه اگرچه برای بخشی از کاربران بسیار مفید است، اما برای گروه بزرگی از کاربران چندان کاربردی ندارد. به همین دلیل قبل از خرید پردازنده به این موضوع توجه کنید تا بیهوده مبلغ بیشتری برای خرید هزینه نکنید. چنانچه در مورد خرید سرور HPE و پردازنده‌  نیاز به مشاوره تخصصی دارید با کارشناسان ما در شرکت ارمغان اشراق به‌عنوان وارد‌کننده سرور و تجهیزات شبکه با گارانتی معتبر از شرکت سازنده در تماس باشید.