ハイパースレッディングとは？

質問

サーバ設計の中で、CPUだと思いますが、
「ハイパースレッディング対応」とあります。

そのCPUは、1CPU4コアのXeon 3Ghzです。

このハイパースレッディングを使用すると、
OSからすると、1CPU8コアぐらいの性能になるのでしょうか？。

すみません、まだ仕組みを理解しておらず・・

アドバイスを頂けると助かります。

回答No.3

parts · ベストアンサー

Hyper Treading Technology（ハイパースレッディングテクノロジ/HTT）は、SMT（Simultaneous Multi-Threading）のことです。HTTそのものは、インテル社がSMTにつけたブランド名となります。

では、SMTとは何かというと日本語では同時マルチスレッディングという意味になります。
HTTは、x86プロセッサではIntel Pentium4 プロセッサ（Northwoodコア）で初めて採用されました。
最初のモデルは2002年の製品から採用されました。

HTT（SMT）の仕組みはどうなっているかというと、実行ユニットのベースとなる部分は、単一のプロセッサと同じ構造となっており、Dual Coreなどの様に実行ユニットが２つ登載されている訳ではありません。
HTTは、プロセッサが複雑化し多機能化する中で、一つの命令を実行する過程では、使われない回路があることに注目した結果登場した技術となります。

具体的には、本来1クロック（1サイクル）で１つの命令を実行ユニットに送り処理をさせますが、同時に２つの命令*を送りこみ、処理させようというのがHTTの仕組みです。
Pentium4の時代にはプロセッサの使用率が、単体の命令では4割ほどしか使われていませんでした。そのため、空いたリソースを使うために命令を送り込む回路に、改良を加えて２つの命令を同時に送り込めるようにしたのです。
それが、インテル社のHTTです。

*尚、一般名称のSMTというのはHTTのように2命令とは限らずPower系やSPARC系では8命令、4命令同時発行の技術もあります。HTTは現時点では1コアで2命令/クロックでデータを送り込むことになります。

これによって、処理速度はHTTありとなしで、最大15～20%性能が向上しますが、場合によっては後に実行される命令が破棄されてしてしまい。処理が遅くなることもあります。

2倍にならない理由や破棄されてしまう理由は、使われない回路がどういうものかを考えれば簡単です。同じ処理をする回路が2倍になっているマルチコアとは違い、回路そのものは単一の命令を実行するためのものです。その中で、使われてない部分のみを使うようにしており、次の命令が前の命令と同じ回路を使うようでは、処理は待ちとなります。
それでも、パイプライン上で一致しない命令ステップは、予め実行できますから、速度は上がるのです。

性能が落ちるケースは、簡単に言えばシングルタスクの命令となります。
例えば、前の実行結果を元に次の実行を行う場合は、処理が破棄されてしまうことになります。
これが登場した当時は、ソフトウェアの最適化ができてないと処理が遅くなるケースも多くありました。

まあ、サーバーでは並列処理に最適化されたソフトが昔から多いですから、あまり気にするレベルではなかったのですけどね。

尚、近年のアプリケーションは既に、SMT技術に最適化されているものがほとんどです。
プロセッサの個数や、コアの数にもよりますが例えば6コア12スレッドの場合、6コア、6スレッドでHTTをオフにした場合とでは、物理プロセッサ1個分ぐらいの処理能力差が生じることもあります。まあ、そのプロセッサ専用に最適化した場合ですけどね。

お礼

みなさま大変ご丁寧な説明を頂き有難うございました。
まだまだ勉強不足と実感しました。

またどうぞよろしくお願い致します。

回答No.2

kita_s

ハイパースレッディングは休憩中の従業員に仕事をさせるような物で、マルチコアは従業員を増やすような物です。当然、仕事の処理能力ではマルチコアの方が上です。

無いよりは有った方が良い、程度で考えて良いです。
最も効果がある状態（3Dソフトの計算や映像変換処理など）でも、無い状態の２～３割増程度ですね。

Pentium4等、シングルコアしかなかった頃はハイパースレッディング有り無しで、計算処理に明確な差が出ましたが、マルチコアが主流になった以降は、効果はそれほど目立たなくなりましたね。やはりマルチコアが生かせる環境では、マルチコアの方が効果はずっと大きいです。

ハイパースレッディング自体もCPUとアプリの関係により効果があったり無かったりしますので。

回答No.1

山田 太郎（@testman199）

>OSからすると、1CPU8コアぐらいの性能になるのでしょうか？。
OSから8コアに見えるけど、
性能は良くて4.8コアくらい
(アプリによっては4コア以下の性能になるかも)