¿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.