Hyper Threading (ハイパースレッディング) の仕組み

Intel の Hyper-Threading (ハイパースレッディング) などのをはじめとする Simultaneous Multi Threading (サイマルテイニアス マルチスレッディング) 技術の概要。

「今時ハイパースレッディング? ふつーデュアルコアでしょう」と言われるかもしれないけど、サーバ向けプロセッサの intel XEON はデュアルコアのモデルがまだ出ていなくて、ハイパースレッディング対応モデルしかないんだもん。AMD はサーバ向けプロセッサ Opteron もデュアルコアになってるのにね。そもそもハイパースレッディングとデュアルコアって目的が違う技術だ。

- 前提

普通の CPU は、1スレッドしか同時実行できない。複数のスレッドを同時実行するには、CPU を複数用意しなければならない。

スレッドは「命令」に分解されて「実行ユニット」で実行される。ほとんどの CPU には複数の実行ユニットが入っているので、1スレッドの中で依存しない命令レベルでは並列実行できる。しかし、複数の実行ユニットがあっても依存しあう命令同士だと並列実行できない。並列実行できないと CPU の処理能力を100%発揮できない。

- SMT - Simultaneous Multi Threading

そこで SMT を使う。SMT だと CPU が複数あるように OS に見せかけることができる。OS は複数のスレッドを同時実行できる。すると、遊んでいる実行ユニットの数を減らせるため、単位時間あたりに同時実行できる処理の数が増える。

ただし、いくつか条件がある。
実行待ちになっている複数のスレッドがある場合のみ有効。
実行するスレッドがない場合は、結局実行ユニットが遊んでしまうめ。

複数のスレッドが同じ実行ユニットを取り合うような状況では効果がない。
CPU が複数あるように見せかけているだけで、実行ユニットの総数は変わらないため。

- 参考

IBM iSeriesスペシャリストが教える V5ちょっと、イイ話 第14回 - Japan
http://www-6.ibm.com/jp/servers/eserver/iseries/seminar/eSto ...

ANGIE WORKSHOP - Hyper-Threadingの実像
http://www.mnet.ne.jp/~angie/exp/hyper-threading.html

[news] Hyper-Threading 関連
http://mcn.oops.jp/glossary/cpu/ht.htm

News：ハイパースレッディング――その仕組みと未来図(2/2)
http://www.itmedia.co.jp/news/0202/13/hyper_m2.html

＠IT：解説：Hyper-ThreadingテクノロジはPCに革命を起こすか？　1. HTテクノロジの仕組みと効果
http://www.atmarkit.co.jp/fsys/kaisetsu/013ht_pentium4/ht_pe ...

【特集】ついに投入される新テクノロジ - HyperThreadingに迫る- (8) SMTの狙いと効果のあるケース、無いケース (MYCOM PC WEB)
http://pcweb.mycom.co.jp/special/2002/ht/007.html