Hyper-Threading im Detail

07.03.2002 | von Prof. Dr. Axel Sikora
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PC-Prozessoren haben ein Problem: Sie langweilen sich meistens. Im Durchschnitt nutzen Pentium 4 und Xeon nur 35 Prozent ihrer Ressourcen. Intel macht deshalb mit Hyper-Threading aus einem Prozessor zwei.
Herkömmliche CPUs arbeiten die anstehenden Befehle im Wesentlichen sequenziell ab. Vor allem die Prozessoren der Intel-32-Bit-Architektur (IA-32) erreichen ihre Rechenleistung durch steigende Taktfrequenzen und eine immer längere Fließbandverarbeitung. So weist die Netburst-Architektur im Pentium 4 eine 20-stufige Pipeline auf, mit der Taktfrequenzen von bis zu 10 GHz möglich sein sollen. Beim Athlon XP/MP sind es immerhin 10 Integer- und 15 FPU-Pipeline-Stufen.
Ein erster Ansatz der Parallelisierung zeigt sich in superskalaren Architekturen. Hier verrichten in einem Mikroprozessor mehrere Ausführungs-Pipelines ihren Dienst. Der Pentium 4 hat beispielsweise drei Ganzzahl- und zwei Gleitkomma-Ausführungseinheiten, während der Athlon XP/MP mit jeweils drei arbeitet.
Reicht die mit diesen Techniken erzielte Rechenleistung nicht aus, können in Dualprozessor- (DP) oder Multiprozessor-Systemen (MP) mehrere CPUs parallel arbeiten. Diese Lösung ist insbesondere im Server- und Workstation-Bereich populär. Der maßgebliche Nachteil der Multiprozessor-Technik sind jedoch die hohen Kosten. Auf Grund der geringen Stückzahlen sind schon die Mainboards erheblich teurer als ihre Pendants für nur eine CPU. Dazu kommen eine aufwendigere und damit teurere Spannungsversorgung und natürlich die Kosten für den zweiten Prozessor.
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