Siêu phân luồng (Hyper-Threading) là gì?

Phạm Hải

Nếu gần đây bạn đang suy nghĩ đến việc mua một bộ vi xử lý Intel, hoặc máy tính được trang bị bộ vi xử lý của Intel, bạn có thể đã nghe đến cụm từ siêu phân luồng (Hyper-Threading) xuất hiện trên những dòng mô tả sản phẩm hoặc trên các chuyên trang công nghệ. Nếu không phải là người thường xuyên cập nhật những kiến thức về phần cứng máy tính có thể bạn sẽ không thấy quen thuộc với thuật ngữ này.

Tuy nhiên, việc hiểu về siêu phân luồng rất quan trọng vì nó là tính năng chính trên một số bộ vi xử lý của Intel. Giống như hầu hết các tính năng chính khác của bộ vi xử lý, nó thường được các nhà sản xuất quảng cáo khá nhiều trên các sản phẩm của họ. Đã từng có trường hợp một nhân viên tại một cửa hàng công nghệ đã nói với khách hàng của mình rằng siêu phân luồng có hiệu quả nhân đôi số lõi trên một bộ vi xử lý. Mặc nói như vậy cũng đúng nếu xét theo một vài khía cạnh, nhưng nhìn chung vẫn “sặc mùi” quảng cáo và cường điệu quá. Thế nên nắm được những thông tin này sẽ rất có lợi, đặc biệt là khi bạn chuẩn bị chọn mua cho mình một chiếc máy tính.

Chúng ta cùng hãy xem siêu phân luồng thực sự có ý nghĩa gì!

Bộ vi xử lý Intel

Lược sử về siêu phân luồng

Hãy cố nhớ lại xem lần gần đây nhất bạn mua một chiếc máy tính có chip xử lý của Intel là bao giờ và lúc đó bạn đã nghe thấy hay đọc được cụm từ siêu phân luồng này không? Vậy tại sao Intel ngừng sử dụng công nghệ này trong một thời gian dài nếu nó không gặp phải những rắc rối?

Siêu phân luồng

Sự thật không quá nghiệt ngã như chúng ta vẫn nghĩ. Trên thực tế, siêu phân luồng đã có một thời gian dài được ứng dụng trên một số bộ vi xử lý Intel Pentium 4 và Intel Xeon. Siêu phân luồng đã bị ngưng sử dụng không phải vì bản thân tính năng này là không hiểu quả, mà là vì những sai lầm trên các bộ vi xử lý được tích hợp công nghệ này. Kiến trúc Pentium 4 là một thảm họa nhỏ đối với Intel vì nó đã không đi theo hướng mà Intel hy vọng, lúc bấy giờ Intel muốn có bộ vi xử lý Pentium 4 với tốc độ xung nhịp lên đến 10GHz, và kết quả là, Intel đã quay trở lại tập trung phát trên một bộ xử lý khác nền tảng của Pentium Pro. Và thế là trong một thời gian sau đó, siêu phân luồng biệt tăm cùng với Pentium, nhưng không có nghĩa là công nghệ này đã bị lãng quên. Cuối cùng thì Intel cũng đã có đủ thời gian và nguồn lực để tích hợp nó vào một kiến trúc vi xử lý mới - Nehalem. Đây là kiến trúc cơ sở cho tất cả các bộ vi xử lý Intel Core i3, i5 và i7 hiện tại mà chúng ta đã quá quen thuộc.

Các thức hoạt động của siêu phân luồng

Không kể đến tất cả những tiến bộ mà các nhà sản xuất đã đạt được trong thế giới của bộ vi xử lý, chúng vẫn có một số hạn chế lớn. Một lõi bộ vi xử lý riêng lẻ chỉ có thể thực hiện một lệnh tại một thời điểm. Ví dụ: giả sử bạn có MS Office, Firefox và Skype đều mở cùng một lúc. Bạn cảm thấy mình đang đa nhiệm, nhưng về mặt bộ xử lý mà nói chúng đang không hề trong trạng thái đa nhiệm. Lõi xử lý có nhiệm vụ thực thi các lệnh cũng như xử lý các dữ liên quan đến những chương trình trên trên chỉ thực hiện một lệnh tại một thời điểm, nhưng vì nó quá nhanh nên bạn không nhận thấy bất kỳ sự chậm trễ nào và tưởng rằng nó đang xử lý đa nhiệm.

Nhưng vẫn có một sự chậm trễ. Độ trễ đó là do cách dữ liệu từ mỗi chương trình được cấp cho bộ xử lý. Mỗi luồng dữ liệu (luồng vào bộ vi xử lý) phải được lập lịch trình và được thực hiện bởi các lõi riêng lẻ. Tuy nhiên, siêu phân luồng có thể giúp mỗi lõi trong bộ xử lý lên lịch trình và gán tài nguyên cho hai luồng cùng một lúc.

Để cho dễ hiểu, bạn hãy tưởng tượng về hình ảnh một công nhân trên một dây chuyền lắp ráp. Có 2 sản phẩm khác nhau mà người công nhân ấy phải lắp ráp và đương nhiên cách thức lắp ráp 2 sản phẩm này cũng khác nhau. Tuy nhiên, đôi khi có sự chậm trễ vì có quá nhiều linh kiện nặng nên băng tải chạy chậm hoặc băng gặp trục trặc vì phải tải nặng quá lâu. Trong trường hợp này, siêu phân luồng cũng giống như việc bạn bổ sung thêm một băng tải khác, bây giờ có một băng tải bổ sung dành riêng cho việc vận chuyển từng loại phụ tùng khác nhau. Vẫn chỉ có một công nhân, nhưng giờ đây các vật liệu có thể được mang đến cho anh ấy một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn nên năng suất lao động vì thế cũng được cải thiện rõ rệt hơn.

Siêu phân luồng không phải là tăng gấp đôi số lõi

Nếu bạn khởi động bộ xử lý lõi kép được tính hợp siêu phân luồng và mở Windows Task Manager, bạn sẽ thấy có sự xuất hiện của bốn biểu đồ. Đây là nơi mà khái niệm nhầm lẫn về việc siêu phân luồng giúp tăng gấp đôi số lõi trên một bộ vi xử lý xuất hiện. Thậm chí có người đã cho rằng anh ta đã mua được một bộ vi xử lý 8 nhân vì anh ấy thấy có tám biểu đồ trong trình quản lý tác vụ (Windows Task Manager) của Windows. Tệ hơn là nhiều nhân viên bán hàng cũng đã nói với khách hàng của họ như vậy, dẫn đến những sự nhầm lẫn tai hại.

Trên thực tế, hai biểu đồ trên xuất hiện trong Windows đại diện cho các lõi trên bộ xử lý siêu phân luồng, mỗi biểu đồ tương ứng với một lõi vì Windows phát hiện ra hai bộ xử lý logic cho mỗi lõi. Thuật ngữ “bộ xử lý logic” nghe có vẻ lạ tai, nhưng thực ra thuật ngữ này là để chỉ một một bộ vi xử lý không có sự tồn tại vật lý (bộ vi xử lý ảo). Windows có thể gửi các luồng tới từng bộ xử lý logic, nhưng trên thực tế vẫn chỉ có một lõi thực hiện việc thực thi các lệnh, vì vậy một lõi đơn với siêu phân luồng sẽ có được sự khác biệt đáng kể so với hai lõi vật lý riêng biệt thông thường.

Những ưu điểm của siêu phân luồng

Loanh quanh vậy đủ rồi, bây giờ chúng ta hãy đi đến phần quan trọng nhất: Siêu phân luồng sẽ tác động như thế nào đến hiệu suất của máy tính.

Nếu xét về các tác vụ mà đa số chúng ta thường sử dụng hằng ngày như duyệt web, email và xử lý văn bản, siêu phân luồng sẽ không có nhiều tác dụng, hay nói cách khác, sự tác động là không đáng kể. Về mặt lý thuyết siêu phân luồng sẽ giúp con chip hoạt động tốt hơn ở đa tác vụ. Tuy nhiên, bộ vi xử lý ngày nay quá nhanh, đến nỗi các chương trình cơ bản hiếm khi bị trễ bởi tốc độ của bộ vi xử lý. Cách thức các chương trình được mã hóa cũng có thể là một hạn chế. Đôi khi bạn có thể thấy rằng tuy có nhiều chương trình đang được mở, nhưng chỉ có một lõi xử lý đang gánh hầu hết các tác vụ. Đó là bởi vì các chương trình, vì một lý do nào đó, không cho phép các tác vụ được chia đều trên các lõi khác nhau có sẵn.

Tuy nhiên, khi bạn đang cố gắng thực hiện một số công việc nặng nhọc, siêu phân luồng chắc chắn sẽ tỏ ra hữu ích hơn rất nhiều. Có thể thấy được điều này rõ rệt nhất thông qua các chương trình dựng hình ảnh 3D, ứng dụng chuyển mã âm thanh, video nặng và các ứng dụng khoa học được xây dựng cho hiệu suất đa luồng tối đa, sẽ có những lúc siêu phân luồng có thể tăng hiệu suất lên đến 30%, mặc dù cũng sẽ có những tình huống mà siêu phân luồng không có hiệu quả một chút nào.

Tổng kết

Con số hiệu năng tăng cường chỉ lên đến 30% cho thấy, siêu phân luồng hoàn toàn không giống như việc nhân đôi số lõi trên một bộ vi xử lý. Thế nên nếu ai đó đang cố gắng đánh đồng hai khái niệm thì có hai trường hợp xảy ra, một là họ chẳng biết gì, 2 là họ đang cố gắng quảng cáo để bạn mua sản phẩm của họ.

Tựu chung lại thì siêu phân luồng là một tính năng tuyệt vời và rất đáng để sở hữu. Nó đặc biệt tốt nếu bạn thường xuyên làm việc với các tác vụ từ nặng đến cực nặng.

Xem thêm:

Thứ Ba, 18/12/2018 08:15

5 ★ 3 👨 11.054