La technologie HyperThreading chez Intel

Lancé il y a plusieurs années maintenant, la technologie Hyperthreading (HT) , développée par Intel, a pour fonction d’émuler, sous votre système d’exploitation, la présence d’un deuxième processeur. Le but étant naturellement d’augmenter la souplesse du processeur lors de son utilisation en multitâche. Processeur Intel Pentium IV avec technologie HyperThreading Mais lors de calculs bruts comme des calculs scientifiques, des compressions vidéo, des compressions de fichiers ou de calculs 3D, est-ce que cette technologie permet d’obtenir de meilleures performances ? Faut-il que les logiciels que nous employons soient optimisés pour cette technologie ? Sous Windows XP afin de savoir si votre processeur simple core possède cette technologie il suffit de faire Ctrl, Alt puis Suppr au clavier, dans la fenêtre qui apparaît cliquez sur Gestionnaire des tâches puis sélectionnez Performances. L’historique de l’utilisation de l’UC comporte soit un graphique dans le cas d’un processeur sans HT soit deux graphiques pour un processeur HT. Il est alors facile de voir la répartition de charge de votre CPU (Processeur) au cours d’un calcul. L’idée d’Intel lors du lancement de l’HyperThreading est assez simple en fait. Ils ont constaté que, dans la majorité des cas, les applications que nous utilisons sont multi-threadées. Qu’est-ce qu’une application Multi--threadée ? Ce nom un peu barbare désigne la méthode employée par une application pour exécuter plusieurs taches. Elle simule une exécution en parallèle. Prenons un exemple assez imagé. Nous souhaitons appliquer un effet sur une photo. Ce souhait représente à lui tout seul une quantité importante de calculs. Afin d'y parvenir, une application Multi-threadée va le décomposer en une suite de "processus légers" ou "thread". Après l’envoi d’un premier Thread notre logiciel de retouche photo ne va pas attendre la réponse, il envoie tout de suite la suivante. Cette méthode est dite "parallèle". Revenons maintenant à notre Hyperthreading. Intel a mis tout son savoir-faire pour optimiser cette simulation au sein de leur processeur afin de reproduire au mieux un contexte bi-processeur. En effet dans un processeur Pentium IV Prescott HT il n’y a qu’un cœur donc qu’une seule possibilité de calcul. Les Threads sont calculés les uns après les autres mais l’ensemble du processus de préparation du calcul est fait en parallèle. En d’autres termes, les préparatifs sont faits en parallèle mais pas les calculs. Avec ce schéma le processeur a l’avantage d’avoir toujours une file d’instructions prêtes. Nous économisons un temps précieux qui se répercute alors sur les performances globales. Il est donc raisonnable et logique de penser que l’utilisation de telles applications sont nécessaires pour profiter pleinement de cette technologie. Mais toutes les applications ne sont pas forcement programmées en multithreading. La question est alors de savoir si l’utilisation de Hyperthreading ne freine pas dans ce cas les performances ? Est que notre système d’exploitation tire partie de HyperThreading ? Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé une multitude de logiciels, nous permettant de déterminer 4 catégories d’environnement. Utilisation courante et multimédia avec des applications optimisées Hyperthreading Compression Vidéo Compression Audio Décompression Vidéo Encodage Compression d’image Décompression d’image Utilisation Normal sous Windows Xp Utilisation « pro » avec des applications optimisées Hyperthreading Calcul mathématique Cryptage de données Compression de gros fichiers vidéo en format Zip, RAR Utilisation courante et multimédia avec des applications non optimisées Hyperthreading Compression Vidéo Compression Audio Décompression Vidéo Encodage Compression d’image Décompression d’image Utilisation Normal sous Windows Xp Utilisation « pro » avec des applications non optimisées Hyperthreading Calcul mathématique Cryptage de données Compression de gros fichiers vidéo en format Zip, RAR Ensuite pour évaluer l’impact du système d’exploitation lors de l’utilisation d’un processeur HT, nous avons effectué des mesures de performances en lançant en même temps deux applications sur du calcul brut (Application mathématique principalement) non multithreading. La gestion par Windows XP des ressources processeur prend alors tout son sens dans une telle situation. Comme toujours, afin d’avoir une vision synthétique, nous prendrons comme base de comparaison les résultats d’un Pentium 3.2 Ghz non HT. Son Indice est 100. Voici les résultats : Applications courantes et multimédias Application "Pro" Non Hyperthreadées Hyperthreadées Non Hyperthreadées Hyperthreadées Processeur sans HT 100 100 100 100 Processeur avec HT 101 107 101 106 Envirronnement Multitaches (2 applications en même temps) Non Hyperthreadées Hyperthreadées Processeur sans HT 100 100 Processeur avec HT 137 141 A la vue de ces résultats, il est clair que dans la majorité des cas, l’Hyperthreading est bénéfique bien que son utilisation avec des logiciels non optimisés ne soit pas significatifs (1 % en général). Par contre, lors d’utilisation d’applications Hyper-threadées les gains peuvent atteindre 15 à 20 % (notre tableau représente qu’une moyenne !). Là, où vraiment la technologie Hyperthreading prend tout son sens, est lorsque nous exécutons plusieurs applications simultanées. Les performances deviennent très importantes (40 %). Le système d’exploitation Windows XP est très demandeur. Pour vous donner un exemple concret, nous avons au cours de nos tests lancés simultanément une compression de fichier de 300 Mo et le calcul d’une équation mathématique utilisant des séries de Fourier. Le résultat est sans appel :Le processeur équipé de la technologie Hyperthreading finit l’ensemble de cette épreuve avec plus de quarante secondes d’avance. La répartition de charge des calculs est grandement optimisée. Aujourd'hui présent sur une très large gamme de processeur, cette avancée apporte un confort accru sous Windows. Le système est plus répondant au multitaches. Dans un prochain dossier nous aborderons le cas de l’utilisation d’un processeur double cœur et d’un processeur double cœur avec la technologie Hyperthreading.

La technologie HyperThreading chez Intel

Jérôme Gianoli

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