Zweispurig rechnen
Der neue Pentium 4 mit 3,06 GHz macht die Hyper-Threading-Technologie auch für Spieler zugänglich. PC Games Hardware klärt, wie die neue Technik funktioniert.
Ob "SSE2", "Netburst" oder "Quantispeed" - die Hersteller sind selten verlegen, wenn es darum geht, neue technische Features mit wohlklingenden Namen möglichst teuer zu verkaufen. Seit der Vorstellung des 3,06-GHz-Pentium 4 ist nun das Schlagwort "Hyper Threading" in aller Munde. Dabei ist dieses Feature nicht wirklich neu: Der große und im Grunde baugleiche Bruder des Pentium 4 für den mittleren Serverbereich, der Xeon, besitzt Hyper Threading (HT) bereits seit seiner Vorstellung Ende letzten Jahres. Ja selbst die bisher ausgelieferten P4-Prozessoren tragen die für Hyper Threading nötigen Schaltungen auf dem Die - allerdings waren diese bislang deaktiviert. Intel hat allerdings nicht vor, Versionen unter 3,06 GHz mit HT auszuliefern. Ein nachträgliches Freischalten der Funktion für ältere Modelle, etwa per BIOS-Update, ist nicht möglich.
Was ist Hyper Threading?
Wir alle kennen die großen Dualprozessor-Systeme in schnellen Servern oder Workstations, wo zwei CPUs auf einem Mainboard werkeln und dem Betriebssystem die Möglichkeit bieten, Prozesse gleichmäßig aufzuteilen. Vorteil: entweder ein deutliches Geschwindigkeitsplus (wenn das Programm Mehrprozessor-Systeme unterstützt) oder ein besseres Ansprechverhalten (wenn nur ein Prozessor mit einer Aufgabe ausgelastet ist und der zweite nach wie vor vollständig zum Arbeiten zur Verfügung steht). Der Hintergedanke bei Hyper Threading ist nun, die Vorteile von SMP-Systemen auf nur einen Prozessor zu projizieren. Bei aktiviertem HT gaukelt der Prozessor dem System einfach zwei CPU-Kerne vor, obwohl physikalisch nur einer vorhanden ist. Intel spricht dabei von logischen Prozessoren (LPs).
Wie soll das funktionieren?
Aktuelle Prozessoren simulieren eine brave x86-Umgebung mit allen Einschränkungen. Das ist nötig, damit ältere Software fehlerfrei läuft. Doch das, was Betriebssysteme und Programme von außen zu "sehen" bekommen, ist nicht das, was in Wahrheit unter der Haube steckt. Da werkeln etwa mehrere ALUs oder FPUs, klimpern Dutzende von Registern auf und ab, obwohl die x86-Architektur nur acht "General Purpose"-Register vorsieht, und die Recheneinheiten kennen klassische CISC-Anweisungen nur noch vom Hörensagen.
Im Falle von Hyper Threading täuscht der Prozessor nicht nur eine, sondern zwei x86-Umgebungen vor. Bei der Fülle von ausgefeilten Funktionseinheiten ist das kein großes Problem. Das Betriebssystem glaubt, zwei Prozessoren gefunden zu haben und verwaltet das System wie ein waschechtes Mehrprozessor-System.
Welche Vorteile bringt's?
In der Tat kann man sich fragen, was unter dem Strich herauskommen soll, wenn man mit nur einem physikalischen Prozessor zwei logische CPUs imitiert. Im Falle des Pentium 4 ist der Vorteil architekturspezifisch. Zum einem besitzt die Pentium-4-Plattform ein enormes Bandbreiten-Potenzial. Der Frontside-Bus des P4, also die Verbindung zwischen dem CPU-Kern und der Northbridge auf dem Mainboard, ist im QDR-Verfahren ausgeführt. Pro Takt überträgt der FSB vier Datenpakete à 64 Bit. Das führt zu einer enormen FSB-Bandbreite von 4,2 GB/s zwischen Prozessorkern und Northbridge - bei Systemen auf Rambus-Basis auch zwischen Northbridge und Speicher.
