Co to jest Hyper Threading (HT)

Hiperwątkowość bo tak się tłumaczy Hyper Threading jest technologią która rozdziela zadania dla jednego procesora na 2 jednostki logiczne. Co więcej już w biosie i w samym Windows’ie widzimy DWA procesory taktowane tak samo. Czyli np. w naszym przypadku będzie to procesor taktowany 2800MHz. Jest więc on widoczny w Windowsie jako 2 procesory taktowane właśnie 2800MHz. Menadżer zadań Windowsa pokazuje nam też 2 procesory i każdy z nich ma swoją skale wykorzystania.

Aby w pełni korzystać dobrodziejstwa HT trzeba korzystać z programów mogących dzielić zadania na kilka wątków (tutaj 2). Na rynku jest coraz więcej aplikacji wykorzystujących ta technologie aczkolwiek z niewiadomych mi powodów jeszcze w sumie nie wiele ja wykorzystuje. Program, który nie jest optymalizowany pod HT użyje tylko do 50% naszego procesora, a to jest tyle co 100% w układzie bez HT. Drugie 50% mamy wolne dla innych aplikacji. Tak naprawdę moc naszego procesora jest w zależności od zadań o ok. 150% większa niż w przypadku jednostki bez HT. Nie jest to 200% bo nie są to dwa procesory/rdzenie tylko logiczny podział na procesory. Niestety aby korzystać z takiego procesora musimy spełnić parę wymagań. Po pierwsze nasza płyta główna musi wykorzystać ta technologie. Już Intel 845 wykorzystuje tę innowację, a także wszystkie późniejsze modele chipsetów (wyższe numerki). Musimy także posiadać system operacyjny który będzie w stanie współpracować z dwoma logicznymi procesorami. Takimi systemami są Windows XP, Windows 2003 oraz Linux z kernelem 2.6. Niestety jeden z najpopularniejszych obecnie systemów operacyjnych, poza Windows XP, Windows 2000 nie obsłuży nam technologii HT. Nie pomoże nawet najnowszy Service Pack 4 bo programiści z Redmond uznali ostatecznie że zaimplementują obsługę Hyper Threading’u dopiero w następcy Windows 2000. Dlatego posiadacze Pentium 4 HT są praktycznie zmuszeni do Windowsa XP, jeżeli chcą wykorzystywać jego dobrodziejstwa. Mówi się ostatnio że HT lepiej działa na Service Pack 2 w Windows’ie XP aniżeli jego poprzednie wersje. Z czym muszę się zgodzić bo to widać gołym okiem w zachowaniu się aplikacji. Tym samym zachęcam do instalacji tego dodatku, nie tylko ze względów na lepszą obsługę HT ale i o bezpieczeństwo naszego systemu.

Konfiguracja testowa:
Nasz komputer testowy wyposażony jest w płytę główną ze sztandarowym chipsetem Intela dla podstawki 478 – Intel 875P. Do tego używamy procesora Pentium 4 HT oraz systemu Windows XP z dodatkiem Service Pack 2 w celu uzyskania jak największych korzyści z naszego procesora. W telegraficznym skrócie przedstawia się to tak:

•  Pentium 4 HT 2,8E
•  Abit IC7-G
•  GeIL 2x 256MB
•  Windows XP SP2

Testy
Wszystkie testy zostaną przeprowadzone na tym samym procesorze. Dla testów „bez HT”, ta technologia będzie wyłączana w biosie. Wszystkie inne parametry sprzętowe i programowe będą zachowane takie same w celu ukazania jak najwierniejszych wyników i ukazania rzeczywistych różnic pomiędzy włączona i wyłączoną technologią HT. Większość procesorów Pentium 4 nie mających HT sa taktowane szyna 133MHz (533MHz QPB). Natomiast najnowsze procesory na podstawce LGA 775 zawsze maja HT. My aby pokazać dokładna różnicę pomiedzy technologiami uznliśmy że lepiej będzie wyłączać w biosie HT niż używać innego procesora. Wiązało by się to z „puszczeniem” go na magistrali 533MHz, a wiec niżej niż z HT, czyli różnica w wynikach wynikała by nie tylko z samego HT.

SuperPI
SpuerPI, czyli program wyliczający liczbę pi z dokładnością do milionów liczb po przecinku to jeden z najlepszych testów dla procesora. Ukazuje on nam czas w jakim zostały przeprowadzone obliczenia pi z żądaną dokładnością.

Jak widać różnice są minimalne. Dzieje się tak dlatego że SuperPi nie jest zoptymalizowane pod HT. Możemy się o tym przekonać zerkając na menadżer zadań windowsa, który pokaże nam ze nasz procesor jest wykorzystany w 50%. Dlatego ta różnica którą tutaj widzimy jest spowodowana tym, że w czasie testu z HT procesor „leciał” na 50% z SuperPI a te ułamki procenta które przypadają na obsługę systemu operacyjnego są wykonywane oddzielnie, a nie tak jak to ma miejsce w procesorze bez HT gdzie wszystko jest liczone na raz.

SiSoftware Sandra 2005
Sandra jest najbardziej cenionym benchmarkiem przez użytkowników komputerów. Za jej pomocą możemy dowiedzieć się dosłownie wszystkiego o naszym komputerze i przetestować praktycznie każdy element naszej maszyny. Nas interesuje wydajność procesora, dlatego skupimy się na dwóch testach – Aritmetic Benchmark oraz Multi-Media Benchmark.

Multi-Media Benchmark

Aritmetic Benchmark

Tutaj różnice są bardzo duże patrząc na to że to ten sam procesor i w obu przypadkach taktowanie jest identyczne. W teście Multi-Media Benchmark różnice w obliczeniach stało przecinkowych (integer) są dość „duzę” bo aż o 25% dla HT. Za to różnice w obliczeniach zmienno przecinkowych(floating) są olbrzymie bo to aż 40% na korzyść HT.Natomiast test Aritmetic Benchmark ukazuje kolosalna różnicę pomiędzy jednostką z HT i bez niej w obliczeniach Whetstone gdzie przewaga HT to 78%, a Dhrystone tylko 7%

Kompresja wideo
Przejdźmy teraz do testu w którym teoretycznie powinno być widać największą różnicę. Tak naprawdę to nie jest żaden test syntetyczny, tylko program do kompresji materiału wideo z formatu MPEG2 (DVD) do Divx. W tym przypadku wykonałem pełną kompresję filmu trwającego 118 minut. Pełną ponieważ jest to kompresja całego filmu, a nie jak to ma miejsce w większości testów w innych serwisach gdzie kompresuje się 5-10minutowe sceny filmu. W tym przypadku wykorzystałem darmowy program XMPEG który według zapewnień producenta wspiera HT. Niestety nie jest tak do końca bo użycie naszego procesora oscylowało w granicach 60-70%, czyli teoretycznie było jeszcze sporo zapasu. Nie udało mi się niestety znaleźć innego programu który by wykorzystał procesor maksymalnie. Dało by to znacznie lepsze rezultaty niż to co otrzymaliśmy teraz.

Jak widać różnica to 7min, niby nie wiele bo to tylko 8% szybciej. Prawda jest taka że procesor był niewiele więcej wykorzystywany niż kompresja przy użyciu procesora bez HT. Gdyby istniał jakiś program który wykorzystywał by w pełni dobrodziejstwa HT różnica była by dużo większa. Warto także zauważyć że w obu przypadkach kompresja trwała krócej niż cały film. To właśnie jest dużą zaletą Intela.
//Kompresowaliśmy film: „Elizabeth”(Universal) dołączony do Gazety Wyborczej.

Przeżyj to sam
Jak widać wydajność komputera w przypadku procesora z HT jest niepodważalnie wyższa. Była by większa gdyby oprogramowanie dostępne na rynku wykorzystywało by w większym stopniu tę technologie. Wydajność wydajnością, ale jak się ma to do tego co jest najważniejsze, czyli prawdziwego użytkowania? Tutaj jest właśnie pies pogrzebany. Trzeba zobaczyć w akcji procesor z HT, bo żadne wykresy i słupki nie oddadzą tego jak przyjemnie się korzysta z komputera. Najlepszym tego dowodem byłą kompresja do Dvix(ustawiony był największy priorytet dla XMPEG), gdzie przy użyciu procesora z wyłączonym HT poruszanie muszką było znacznie utrudnione. Myszka „przeskakiwała” zamiast ładnie przemieszczać się po ekranie. Kliknięcie menu Start i jego otworzenie się trwało parę ładnych sekund. Nie wspominając już o odpaleniu przeglądarki internetowej z której praktycznie nie dało się używać. Natomiast w przypadku aktywnej technologii Hyper Threading wszystkie te czynności przebiegały normalnie i nie było jakichkolwiek niedogodności związanych z tym że właśnie kompresujemy film. Odpalenie programu antywirusowego oraz FireFox-a spowodowało że użycie procesora wzrosło do 100%, ale też nie było żadnych problemów z poruszaniem się myszki po ekranie. Jedynie co można było zaobserwować to spowolnienie działania uruchomionych aplikacji. Natomiast nic nie zakłócało pracy z komputerem.

Podsumowanie
Technologia Hyper Threading jest teraz dostępna we wszystkich procesorach Intela z pod znaku Pentium. Daje ona dużego „kopa” w wydajności jak się przekonaliśmy po testach. Możemy również poszpanować że mamy dwa procesory :). Jednak największa zaleta HT to przyjemność z pracy z takim komputerem który jest właśnie wyposażony w technologię hiper wątkowości. Praca jest znacznie wygodniejsza i przyjemniejsza niż w przypadku procesora wyposażonego tylko w jeden procesor fizyczny/logiczny. Może Pentium 4 już nie zachwyca wydajnością we wszystkich aplikacjach w stosunku do Athlonów 64 AMD, ale na pewno pracuje się z nim przyjemniej niż z konkurencją.