Hyper-Threading

(Medium Lastprofil, Microsoft Office 2003, Microsoft Terminal Services)

(Medium Lastprofil, Microsoft Office XP, Citrix MetaFrame)

White Paper Sizing Guide Terminal Server Sizing Guide

Ausgabe: 3.3 Dezember 2006

Die meisten Intel Prozessoren der aktuellen Generationen unterstützen Hyper-Threading. Bei den heute angebotenen Prozessortypen wird eine Prozessorfamilie meist durchgängig entweder mit oder ohne Hyper- Threading angeboten. Der Vorteil von Hyper-Threading gegenüber dem klassischen Multiprozessing war ein Mehr an Leistung bei geringeren Kosten. Die neuesten Strom sparenden Intel Xeon Prozessoren für 2- Socket Systeme besitzen keine Hyper-Threading Funktionalität mehr, sondern bieten durch neueste Technologie und Dual-Core Architektur auch ohne dieses Feature hervorragende Rechenleistung. AMD Prozessoren besitzen grundsätzlich kein Hyper-Threading.

Bei Hyper-Threading-Prozessoren sind einige Ressourcen auf dem Chip verdoppelt, so dass diese CPUs nun die Fähigkeit besitzen, zwei Threads parallel ausführen zu können. So werden zwei virtuelle bzw. logische CPUs simuliert. Dem Betriebssystem gegenüber stellt sich eine CPU mit Hyper-Threading als zwei CPUs dar und wird auch so angesteuert. Dies bringt einen Geschwindigkeitsvorteil, wenn Betriebssystem und Anwendungen dafür geeignet sind. Windows als Betriebssystem ist vom Design her Hyper-Threading- fähig und gerade in Terminal Server Umgebungen arbeiten viele einzelne Benutzer mit insgesamt vielen, meist kleineren Anwendungen parallel, so dass von Hyper-Threading eine Performancesteigerung zu erwarten ist.

Messungen haben gezeigt, dass der Performancegewinn durch Hyper-Threading bei gering bis mittel belasteten Systemen am größten ist. Bei Systemen, die an ihrer Lastgrenze arbeiten, ist der Performancegewinn geringer. Auch ist der Performancegewinn auf einem Monoprozessorsystem höher als auf Multiprozessorsystemen.

Eine Messreihe wurde auf einer PRIMERGY RX200 mit zwei Prozessoren durchgeführt, einmal mit eingeschaltetem Hyper- Threading und einmal mit abgeschaltetem Hyper-Threading. In beiden Fällen wurde die gleiche Benutzeranzahl von 101 betrieben. Bei Terminal Server-Anwendungen sorgt das Hyper-Threading für eine Entlastung des Systems, die CPU- Last konnte um 31% reduziert werden, wie die nebenstehende Grafik veranschaulicht. Bei der verwendeten PRIMERGY RX200 und 101 Benutzern konnte man ohne Hyper-Threading schon einen CPU Engpass feststellen, die Antwortzeiten des Terminal Servers waren nicht mehr im vorgegebenen Rahmen. Durch die CPU Entlastung durch Hyper-Threading erfüllte das System wieder die vorgegebene Reaktionszeit. Bei einem Medium Lastprofil können also durch Hyper- Threading ca. 20% mehr Terminal Server Benutzer auf

dem gleichen PRIMERGY System betrieben werden. Eine Reduzierung der CPU Belastung kann nicht 1:1 in eine Benutzersteigerung umgerechnet werden, da die CPU-Zeit im Hochlastbereich nicht mehr linear skaliert, sondern stärker ansteigt (vgl. Grafik im Abschnitt »Verhalten bei hoher CPU-Last«).

Mit der Messmethode »Messung mit variabler Benutzeranzahl«

wurden die absoluten Benutzeranzahlen für Systeme mit und ohne Hyper-Threading ermittelt. Die nebenstehende Grafik zeigt die Messergebnisse. Das vermessene PRIMERGY System war eine PRIMERGY RX300 S2 mit einem oder zwei Prozessoren mit verschiedenen Taktfrequenzen. Für diesen Vergleich wurden Prozessoren mit 1 MB SLC verwendet. Hyper- Threading war alternativ ein- (»HT on«) oder ausgeschaltet (»HT off«). Man erkennt deutlich,

dass mit eingeschaltetem Hyper-Threading eine höhere Anzahl Benutzer mit dem Terminal Server arbeiten können. Bei einem langsameren Monoprozessorsystem ist der Performancegewinn durch Hyper-Threading höher als bei einem schnellen Dualprozessorsystem.

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