Siêu phân luồng hoạt động như thế nào trong Bộ xử lý Intel Core i7?

Bạn đã nghe thuật ngữ Siêu phân luồng nhiều lần. Nó được cho là một số công nghệ kỳ diệu giúp tăng gấp đôi tốc độ của bộ xử lý của bạn khi nó được kích hoạt. Các công ty có thể bật hoặc tắt nó và tính phí nhiều hơn như một khoản phí bảo hiểm.

Tôi muốn nói rằng tất cả những điều đó hoàn toàn vô nghĩa và bài viết này nhằm mục đích hướng dẫn bạn hiểu rõ hơn về Siêu phân luồng là gì. Bài viết này sẽ rất thân thiện với người mới.

Lời nói đầu

Ngày xưa, nếu Intel hoặc AMD phải tạo ra một CPU nhanh hơn, họ thường sẽ tăng số lượng bóng bán dẫn tiềm năng bằng cách thu nhỏ chúng lại và lắp nhiều hơn trong cùng một không gian và cố gắng tăng tần số của chúng (đo bằng MHz / GHz). Tất cả các CPU chỉ có một lõi đơn. CPU trở thành 32 bit và có thể xử lý RAM lên đến 4 GB. Sau đó, họ đã chuyển sang các CPU 64 bit có thể xử lý RAM nhảy vọt hơn chỉ 4 GB. Sau đó, nó đã được quyết định sử dụng nhiều lõi và phân tán khối lượng công việc trên nhiều lõi này để tính toán hiệu quả hơn. Tất cả các lõi giao tiếp với nhau để phân phối bất kỳ tác vụ nào. Một nhiệm vụ như vậy được cho là một nhiệm vụ đa luồng.

Các bộ phận của CPU

Một CPU bao gồm các bộ phận sau đây hoạt động hài hòa. Như đã đề cập ở trên, đây sẽ là một sự đơn giản hóa quá mức. Đây chỉ đơn giản là một khóa học về tai nạn và đừng coi thông tin này là lời của Phúc Âm. Những phần này không được liệt kê theo bất kỳ thứ tự cụ thể nào:

• Bộ lập lịch (thực sự ở cấp hệ điều hành)
• Fetcher
• Người giải mã
• Cốt lõi
• Chủ đề
• Bộ nhớ đệm
• Bộ nhớ và bộ điều khiển I / O
• FPU (Đơn vị dấu chấm động)
• Đăng ký

Chức năng của các bộ phận này như sau

Bộ điều khiển bộ nhớ và I / O quản lý việc nhập và xuất dữ liệu đến và đi từ CPU. Dữ liệu được đưa từ đĩa cứng hoặc SSD vào RAM, sau đó dữ liệu quan trọng hơn được đưa vào bộ nhớ đệm của CPU. Bộ nhớ đệm có 3 cấp độ. Ví dụ. Core i7 7700K có bộ nhớ đệm L3 8 MB. Bộ nhớ đệm này được chia sẻ bởi toàn bộ CPU với tốc độ 2 MB mỗi lõi. Dữ liệu từ đây được lấy bởi bộ nhớ đệm L2 nhanh hơn. Mỗi lõi đều có bộ đệm L2 riêng của nó, tổng cộng là 1 MB và 256 KB mỗi lõi. Như trường hợp của Core i7, nó có Siêu phân luồng. Mỗi lõi có 2 luồng, vì vậy bộ đệm L2 này được chia sẻ bởi cả hai luồng. Bộ đệm L1 tổng cộng là 256 KB với 32 KB trên mỗi luồng. Tại đây, dữ liệu sẽ đi vào các thanh ghi có tổng cộng 8 thanh ghi ở chế độ 32 bit và 16 thanh ghi ở chế độ 64 bit. Hệ điều hành (Hệ điều hành) lập lịch các quy trình hoặc hướng dẫn cho chuỗi có sẵn. Vì có 8 luồng trong i7, nó sẽ chuyển sang và chuyển từ các luồng trong lõi. Hệ điều hành như Windows hoặc Linux đủ thông minh để biết đâu là lõi vật lý và đâu là lõi logic.

Hyper Threading hoạt động như thế nào?

Trong một CPU đa lõi truyền thống, mỗi lõi vật lý có tài nguyên riêng và mỗi lõi bao gồm một luồng duy nhất có quyền truy cập độc lập vào tất cả các tài nguyên. Siêu phân luồng liên quan đến 2 (hoặc trong trường hợp hiếm hoi hơn) luồng chia sẻ cùng tài nguyên. Bộ lập lịch có thể chuyển đổi nhiệm vụ và quy trình giữa các luồng này.

Trong một CPU đa lõi truyền thống, lõi có thể 'đậu' hoặc ở chế độ chờ nếu nó không có bất kỳ dữ liệu hoặc quy trình nào được gán cho nó. Trạng thái này được gọi là đói và được giải quyết lành mạnh bằng SMT hoặc Siêu phân luồng.

Lõi vật lý và logic (và chuỗi là gì)

Nếu bạn đọc bảng thông số kỹ thuật của hầu hết mọi Core i5, bạn sẽ nhận thấy rằng nó có 4 lõi vật lý và 4 lõi logic hoặc 4 luồng (Coffee Lake i5 có 6 lõi và 6 luồng). Tất cả i7 cho đến 7700K đều là 4 lõi và 8 lõi luồng / logic. Trong bối cảnh kiến ​​trúc CPU của Intel, các luồng và lõi logic đều giống nhau. Họ đã không thay đổi bố cục kiến ​​trúc của họ kể từ Nehalem thế hệ 1 cho đến tận ngày nay với Coffee Lake nên thông tin này sẽ được giữ nguyên. Thông tin này sẽ không đủ đối với các CPU AMD cũ hơn, nhưng Ryzen cũng đã thay đổi rất nhiều cách bố trí của chúng và bộ vi xử lý của chúng hiện có thiết kế tương tự như của Intel.

Ưu điểm của Hyper Threading

• Siêu phân luồng giải quyết vấn đề 'chết đói'. Nếu một lõi hoặc luồng rảnh rỗi, bộ lập lịch có thể chuyển dữ liệu đến nó thay vì lõi vẫn ở chế độ chờ hoặc chờ một số dữ liệu mới khác đi qua nó.
• Nhiều khối lượng công việc lớn hơn và song song có thể được thực hiện với hiệu quả cao hơn. Vì có nhiều luồng hơn để song song hóa, các ứng dụng phụ thuộc nhiều vào nhiều luồng có thể thúc đẩy công việc của chúng lên đáng kể (mặc dù không nhanh gấp đôi).
• Nếu bạn đang chơi game và có một số loại nhiệm vụ quan trọng đang chạy ở chế độ nền, CPU sẽ không gặp khó khăn trong việc cung cấp đủ khung hình và chạy tác vụ đó một cách trơn tru vì nó có thể chuyển đổi tài nguyên giữa các luồng.

Nhược điểm của Hyper Threading

Những điều sau đây không có nhiều nhược điểm, thay vào đó chúng có nhiều bất tiện hơn.

• Siêu phân luồng cần triển khai từ cấp phần mềm để tận dụng. Mặc dù ngày càng có nhiều ứng dụng được phát triển để tận dụng nhiều luồng, các ứng dụng không tận dụng bất kỳ công nghệ SMT (Đa luồng đồng thời) nào hoặc thậm chí nhiều lõi vật lý sẽ chạy giống hệt nhau bất kể. Hiệu suất của các ứng dụng này phụ thuộc nhiều hơn vào tốc độ đồng hồ và IPC của CPU.
• Siêu phân luồng có thể khiến CPU tạo ra nhiều nhiệt hơn. Đây là lý do tại sao i5s thường có xung nhịp cao hơn nhiều so với i7 vì chúng sẽ không nóng nhiều vì chúng có ít luồng hơn.
• Nhiều luồng chia sẻ cùng một tài nguyên trong một lõi. Đây là lý do tại sao hiệu suất không tăng gấp đôi. Thay vào đó, đây là một phương pháp rất thông minh để tối đa hóa hiệu quả và tăng hiệu suất khi có thể.

Phần kết luận

Siêu phân luồng là công nghệ cũ nhưng vẫn còn tồn tại. Khi các ứng dụng ngày càng có yêu cầu cao hơn và tỷ lệ chết của định luật Moore ngày càng tăng, khả năng song song khối lượng công việc đã giúp cải thiện hiệu suất đáng kể. Có thể chạy một phần khối lượng công việc song song giúp tăng năng suất của bạn và hoàn thành công việc nhanh hơn mà không bị nói lắp. Và nếu bạn đang tìm mua bo mạch chủ tốt nhất cho bộ xử lý i7 thế hệ thứ 7 của mình thì hãy xem điều này bài báo.

Cập nhật lần cuối vào 2021-01-05 lúc 22:02 / Liên kết đơn vị / Hình ảnh từ API quảng cáo sản phẩm của Amazon