इंटेल कोर i7 प्रोसेसर में हाइपर थ्रेडिंग कैसे काम करता है?

आपने बहुत बार हाइपर-थ्रेडिंग शब्द सुना है। यह कुछ जादुई तकनीक माना जाता है जो सक्षम होने के बाद आपके प्रोसेसर की गति को दोगुना कर देता है। कंपनियां या तो इसे चालू या बंद कर सकती हैं और प्रीमियम की तरह अधिक शुल्क ले सकती हैं।

मैं यह कहना चाहूंगा कि यह सब पूरी बकवास है और यह लेख आपको हाइपर-थ्रेडिंग के बारे में बेहतर समझने के लिए शिक्षित करने का लक्ष्य रखता है। यह लेख बहुत नौसिखिया के अनुकूल होगा।

प्रस्तावना

पुराने दिनों में, अगर इंटेल या एएमडी को एक तेज सीपीयू बनाना होता था, तो वे आम तौर पर ट्रांजिस्टर की संभावित संख्या को बढ़ाकर उन्हें सिकोड़ते थे और एक ही स्थान पर अधिक फिटिंग करते थे और उनकी आवृत्तियों (मेगाहर्ट्ज / गीगाहर्ट्ज में मापा) को बढ़ाने की कोशिश करते थे। सभी सीपीयू में केवल एक ही कोर था। सीपीयू 32 बिट का हो गया और 4 जीबी तक की रैम को संभाल सकता है। बाद में वे 64 बिट सीपीयू में चले गए जो रैम लीप्स और सीमा को केवल 4 जीबी से अधिक संभाल सके। फिर, कई कोर का उपयोग करने और अधिक कुशल कंप्यूटिंग के लिए इन एकाधिक कोर में वर्कलोड का प्रसार करने का निर्णय लिया गया। सभी कोर किसी भी कार्य को वितरित करने के लिए एक दूसरे के साथ संवाद करते हैं। ऐसा कार्य बहु-सूत्रीय कार्य कहा जाता है।

एक सीपीयू के भाग

CPU में निम्नलिखित भाग होते हैं जो सामंजस्य बिठाते हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह एक ओवरसिम्प्लीफिकेशन होने जा रहा है। यह केवल एक क्रैश कोर्स है और, इस जानकारी को सुसमाचार के शब्द के रूप में न लें। इन भागों को किसी विशेष क्रम में सूचीबद्ध नहीं किया गया है:

• शेड्यूलर (वास्तव में OS स्तर पर)
• फ़ेचर
• डिकोडर
• कोर
• थ्रेड
• कैश
• मेमोरी और I / O कंट्रोलर
• FPU (फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट)
• रजिस्टर

इन भागों के कार्य निम्नानुसार हैं

मेमोरी और I / O कंट्रोलर सीपीयू से डेटा की प्रविष्टि और निकास का प्रबंधन करते हैं। डेटा को हार्ड डिस्क या एसएसडी से रैम पर लाया जाता है, फिर अधिक महत्वपूर्ण डेटा को सीपीयू के कैश में लाया जाता है। कैश के 3 स्तर हैं। उदाहरण के लिए। कोर i7 7700K में 8 एमबी का एल 3 कैश है। यह कैश पूरे सीपीयू द्वारा 2 एमबी प्रति कोर पर साझा किया जाता है। यहां से डेटा तेजी से L2 कैश द्वारा उठाया जाता है। हर कोर का अपना L2 कैश है जो कुल 1 MB और 256 KB प्रति कोर है। कोर i7 के मामले में, इसमें हाइपर-थ्रेडिंग है। प्रत्येक कोर में 2 धागे होते हैं, इसलिए यह L2 कैश दोनों थ्रेड्स द्वारा साझा किया जाता है। कुल L1 कैश 32 KB प्रति थ्रेड पर 256 KB है। यहां डेटा फिर रजिस्टरों में प्रवेश करता है जो 32-बिट मोड में कुल 8 रजिस्टर हैं और 64-बिट मोड में 16 रजिस्टर हैं। OS (ऑपरेटिंग सिस्टम) उपलब्ध थ्रेड के लिए प्रक्रियाओं या निर्देशों को शेड्यूल करता है। चूंकि i7 में 8 धागे हैं, यह कोर के भीतर और उसके धागे से स्विच करेगा। विंडोज या लिनक्स जैसे ओएस यह जानने के लिए काफी स्मार्ट हैं कि भौतिक कोर क्या हैं और तार्किक कोर क्या हैं।

हाइपर थ्रेडिंग कैसे काम करता है?

पारंपरिक मल्टी-कोर सीपीयू में, प्रत्येक भौतिक कोर के अपने संसाधन होते हैं और प्रत्येक कोर में एक एकल धागा होता है जिसकी सभी संसाधनों तक स्वतंत्र पहुंच होती है। हाइपर-थ्रेडिंग में 2 (या दुर्लभ मामलों में अधिक) धागे समान संसाधनों को साझा करना शामिल है। अनुसूचक इन थ्रेड्स के बीच कार्यों और प्रक्रियाओं को स्विच कर सकता है।

एक पारंपरिक मल्टी-कोर सीपीयू में, कोर 'पार्क' कर सकता है या बेकार रह सकता है अगर उसके पास कोई डेटा या प्रक्रिया नहीं है। इस स्थिति को भुखमरी कहा जाता है और एसएमटी या हाइपर-थ्रेडिंग द्वारा स्वास्थ्य रूप से हल किया जाता है।

शारीरिक बनाम तार्किक कोर (और धागे क्या हैं)

यदि आप लगभग हर कोर i5 के लिए कल्पना पत्र पढ़ते हैं, तो आप देखेंगे कि इसमें 4 भौतिक कोर और 4 तार्किक कोर या 4 धागे हैं (कॉफी लेक i5 में 6 कोर और 6 धागे हैं)। 7700K तक सभी i7s 4 कोर और 8 थ्रेड / लॉजिकल कोर हैं। इंटेल के सीपीयू वास्तुकला के संदर्भ में, धागे और तार्किक कोर समान हैं। उन्होंने पहली पीढ़ी के नेहल्म के बाद से आज तक कॉफी लेक के साथ अपनी वास्तुकला के लेआउट में कोई बदलाव नहीं किया है, इसलिए यह जानकारी कायम रहेगी। यह जानकारी पुराने AMD CPU के लिए पर्याप्त नहीं होगी, लेकिन Ryzen ने अपने लेआउट का बहुत कुछ बदल दिया है, और उनके प्रोसेसर अब Intel के डिज़ाइन के समान हैं।

हाइपर थ्रेडिंग के फायदे

• हाइपर-थ्रेडिंग 'भुखमरी' की समस्या को हल करता है। यदि कोई कोर या थ्रेड मुक्त है, तो शेड्यूलर कोर शेष बेकार के बजाय डेटा को पास कर सकता है या इसके माध्यम से कुछ अन्य नए डेटा के प्रवाह की प्रतीक्षा कर सकता है।
• बहुत बड़ी और समानांतर कार्यभार अधिक दक्षता के साथ किया जा सकता है। जैसा कि समानांतर करने के लिए अधिक धागे हैं, कई थ्रेड्स पर बहुत अधिक निर्भर रहने वाले अनुप्रयोग अपने काम को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं (हालांकि दो बार तेजी से नहीं)।
• यदि आप गेमिंग कर रहे हैं और पृष्ठभूमि में कुछ महत्वपूर्ण कार्य चल रहे हैं, तो सीपीयू पर्याप्त फ्रेम प्रदान करने और उस कार्य को सुचारू रूप से चलाने के लिए संघर्ष नहीं करेगा क्योंकि यह थ्रेड्स के बीच संसाधनों को स्विच कर सकता है।

हाइपर थ्रेडिंग के नुकसान

निम्नलिखित बहुत नुकसान नहीं हैं, बल्कि वे अधिक असुविधाएं हैं।

• हाइपर-थ्रेडिंग का लाभ उठाने के लिए सॉफ्टवेयर स्तर से कार्यान्वयन की आवश्यकता है। भले ही अधिक से अधिक अनुप्रयोगों को कई थ्रेड्स का लाभ उठाने के लिए विकसित किया जा रहा हो, ऐसे एप्लिकेशन जो किसी भी SMT (Simultaneous Multi-Threading) तकनीक का लाभ नहीं लेते हैं या कई भौतिक कोर समान रूप से समान रूप से चलेंगे। इन अनुप्रयोगों का प्रदर्शन सीपीयू की घड़ी की गति और आईपीसी पर अधिक निर्भर है।
• हाइपर-थ्रेडिंग के कारण सीपीयू अधिक गर्मी पैदा कर सकता है। यही कारण है कि i5s i7s की तुलना में बहुत अधिक घड़ी करते थे क्योंकि वे उतना गर्म नहीं होते थे जितना उनके पास थ्रेड्स कम होते हैं।
• एकाधिक धागे एक कोर के भीतर समान संसाधनों को साझा करते हैं। यही कारण है कि प्रदर्शन दोगुना नहीं होता है। इसके बजाय दक्षता बढ़ाने और प्रदर्शन को बढ़ावा देने के लिए एक बहुत ही चतुर तरीका है जहां कभी भी संभव हो।

निष्कर्ष

हाइपर-थ्रेडिंग पुरानी तकनीक है लेकिन यहां रहने के लिए एक है। चूंकि अनुप्रयोगों को अधिक से अधिक मांग मिलती है, और मूर के कानून की बढ़ती मृत्यु दर, कार्यभार को समानांतर करने की क्षमता ने प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद की है। आंशिक रूप से समानांतर वर्कलोड चलाने में सक्षम होने से आपकी उत्पादकता बढ़ाने में मदद मिलती है और आपका काम बिना रुके तेजी से हो जाता है। और अगर आप अपने 7 वीं पीढ़ी के i7 प्रोसेसर के लिए सबसे अच्छा मदरबोर्ड खरीदना चाहते हैं तो एक नज़र डालें यह लेख।

20:02-01-05 को 22:02 पर अंतिम अद्यतन / अमेज़न उत्पाद विज्ञापन एपीआई से संबद्ध लिंक / चित्र