¿Qué es el hyperthreading?

La idea básica del hyperthreading es poder procesar varios threads simultáneamente con un solo microprocesador. Mientras que antes solo se podía gestionar un thread por procesador, el hyperthreading de Intel permite dividir un procesador en dos núcleos virtuales lógicos que procesan hyperthreads simultáneamente. Descubre cómo el hyperthreading puede mejorar el rendimiento de tu CPU.

Puede parecer ciencia ficción, pero el hyperthreading no es más que el dicho de que cuatro manos hacen más que dos. El método hyperthreading de Intel tiene su origen en el sector de los servidores, donde se suelen utilizar varios procesadores físicos simultáneamente para aumentar el rendimiento del ordenador. En cambio, con el hyperthreading, solo hay un procesador físico que se comporta como dos procesadores. Esto es posible porque el procesador se divide en dos núcleos virtuales, también conocidos como kernel, que procesan threads en paralelo. De esta forma, se pueden procesar simultáneamente varias colas de instrucciones como un hyperthread, se pueden dividir los procesos entre los núcleos virtuales y se puede mejorar el uso de la CPU.

La tecnología hyperthread (HT) existe gracias al fabricante de procesadores y CPUs Intel. Aunque la HT ya se utilizaba en el sector de los desarrolladores, los usuarios de ordenadores domésticos también pueden disfrutar del hyperthreading de Intel desde el 14 de noviembre de 2002. Con el Pentium-4, que incluye el núcleo Northwood-B, Intel introdujo por fin la tecnología hyperthreading de forma oficial en el mercado. Con los modelos sucesores, Pentium D y Core-2-Duo, Intel retiró de nuevo el hyperthreading y utilizó en su lugar procesadores principales de doble núcleo.

Sin embargo, lo que funciona acaba volviendo, por lo que el hyperthreading volvió a utilizarse en los microprocesadores Atom de Intel y en la serie Core-i. Hyperthreading es una tecnología que se utiliza de esta forma exclusivamente en los procesadores Intel.

Los que oyen hablar por primera vez del hyperthreading piensan, y con razón, que todos los procesadores deberían tener esta tecnología. Afortunadamente, el hyperthreading está activo por defecto en los núcleos de la CPU, siempre que sean compatibles con HT. No obstante, el hyperthreading se puede activar y desactivar en la BIOS en “Hyper Threading Technology” mediante “Enable” y “Disable”. Con los procesadores que no admiten hyperthreading, un núcleo físico procesa varios procesos lógicos solo de forma secuencial, es decir, uno tras otro. Puedes comprobar si hyperthreading está activo o es compatible en el administrador de dispositivos. Si, por ejemplo, tienes un ordenador con dos núcleos de CPU pero ves cuatro procesadores en “Procesadores”, el hyperthreading está activo.

Probablemente, la mayor ventaja del hyperthreading es que implementar la tecnología en los microprocesadores es más barato que tener dos microprocesadores físicos. Sin embargo, como la mayoría de los ordenadores actuales ya tienen procesadores multinúcleo, esta ventaja solo puede aprovecharse si las CPU con hyperthreading tienen el mismo número de procesadores físicos que las máquinas que no admiten hyperthreading.

La ventaja real del hyperthreading es la utilización eficiente de los recursos. Que existan dos núcleos virtuales en un núcleo físico no significa que todas las tareas se ejecuten al doble de velocidad. Por otra parte, la carga computacional de varios procesos puede distribuirse no solo secuencialmente, sino simultáneamente entre los núcleos virtuales. De este modo, se evitan los tiempos muertos innecesarios y los procesos se ejecutan sin lagunas. De esta forma, los threads no tienen que esperar hasta que un thread de cálculo intensivo haya sido procesado, sino que se ejecutan sobre el segundo núcleo.

En cualquier caso, la ventaja de los procesadores multinúcleo es que un núcleo físico no tiene que compartir sus recursos. Las CPUs con, por ejemplo, diez núcleos físicos tendrían básicamente una ventaja sobre cinco núcleos físicos con hyperthreading, ya que cada núcleo puede utilizar todos los recursos disponibles para gestionar los procesos. Los núcleos virtuales, por su parte, utilizan la misma potencia de cálculo de los núcleos físicos para gestionar conjuntos de registros paralelos. Hoy en día, es muy práctico trabajar en cualquier caso con CPUs con al menos dos o más núcleos físicos.

El multithreading y el hyperthreading son a primera vista muy similares: ambos se encargan de distribuir y procesar eficientemente los threads en los núcleos de la CPU. Sin embargo, el hyperthreading es una subcategoría del multithreading, y también se le llama multithreading simultáneo (SMT). Para entender el multithreading, es importante saber que los threads son colas de instrucciones que se procesan de forma diferente según el hardware y el software.

Con el multithreading, varias colas de instrucciones se gestionan simultáneamente. Mientras que los métodos multithreading, como el Switch-on-Event-Multithreading y el Time-Slice-Multithreading son pseudo-simultáneos, ya que los threads no se ejecutan simultáneamente, el multithreading simultáneo, es decir, el hyperthreading, representa el verdadero proceso simultáneo.

Además, el hyperthreading es una tecnología SMT compatible con hardware, mientras que el multithreading puede ser compatible exclusivamente con programas y software.

Sobre el tema del hyperthreading, a menudo se plantea la cuestión de si esta función aporta realmente ventajas en comparación con los procesadores multinúcleo sin hyperthreading. La respuesta es: depende. Depende, por ejemplo, del hardware del que se disponga y del uso que se le quiera dar. Es indiscutible que el hyperthreading puede optimizar el procesamiento de los threads a través de pipelines separados y conjuntos de registros paralelos. Por ejemplo, el superordenador Cray MTA es capaz de gestionar la impresionante cifra de 128 threads con un solo núcleo de CPI.

Los videojuegos están muy relacionados con el SMT y el hyperthreading. Los gamers, en particular, necesitan mucha potencia de cálculo cuando los juegos, la música o incluso un streaming en Twitch se ejecutan en paralelo. Es discutible que el hyperthreading mejore realmente el rendimiento de los juegos. Algunos jugadores afirman que el hyperthreading en realidad ralentiza el rendimiento de la CPU, mientras que otros dicen que el hyperthreading puede ser útil cuando los juegos admiten cuatro o más núcleos.