关闭6核Intel Xeon中的超线程技术

Question

关闭6核Intel Xeon中的超线程技术

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我们购买了一台12核的MacPro来进行蒙特卡罗计算。它的Intel Xeon处理器启用了超线程（HT），因此实际上应该有24个进程并行运行，以使它们完全被利用。然而，我们的计算更有效地在12x100％上运行，而不是在24x50％上运行，因此我们尝试通过系统偏好设置中的处理器面板关闭超线程，以获得更高的性能。人们也可以通过以下方式关闭HT：

hwprefs -v cpu_ht=false

然后我们进行了一些测试，以下是我们得到的结果：

12个并行任务在启用或禁用HT时同时运行，这让我们感到失望。
如果关闭HT，则24个并行任务会损失20％（而不是我们之前认为的50％）。
当启用HT时，从24个任务切换到12个任务会导致效率降低20％（这也很令人惊讶）。
如果关闭HT，则从24个任务切换到12个任务不会有任何变化。

看来超线程只会降低我们计算的性能，没有办法避免。我们用于计算的程序是用Fortran编写并使用gfortran编译的。有没有办法利用这个硬件使其更有效率？

更新：我们的蒙特卡洛计算（MCC）通常分步进行，以避免数据丢失和其他原因（无法始终避免此类步骤）。在我们的情况下，每个步骤由许多持续时间可变的模拟组成。由于每个步骤被分配给多个并行任务，它们的持续时间也是可变的。基本上，所有更快的任务都必须等待最慢的任务完成。这个事实迫使我们采取更大的步骤，它们以平均值结束，因此处理器不会浪费时间等待。这就是我们选择12 * 2.66 GHz而不是24 * 1.33 GHz的动机。如果可能关闭HT，则从启用HT的24个任务切换到禁用HT的12个任务将获得约+ 10％的性能。然而，测试表明我们损失了20％。因此，我的结论是计算效率低下了30％。

我在测试中使用了相当大的步骤，但通常步骤较短，因此效率进一步降低。

还有一个原因-我们的某些计算需要3-5 GB的内存，因此您可能可以看出拥有12个快速任务对我们来说有多经济。我们正在努力实现共享内存，但这将是一个漫长的项目。因此，我们需要找出如何使现有的硬件/软件尽可能快。

- Andrei Fokau

http://forums.macrumors.com/archive/index.php/t-733238.html - rwong

通常可以在BIOS设置中关闭此选项，但我不熟悉Mac电脑，因此可能不适用。 - Brian Rasmussen

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你的问题有些奇怪...你似乎从HyperThreading中获益，但你想要禁用它？你说你的计算使用12//比24更有效率，但你的测试结果似乎并非如此。那么你为什么想要禁用HT呢？ - jv42

@jv42，我想以这样的方式禁用它，使得12个任务至少与启用24个超线程的速度一样快。因此，如果没有这样的可能性，那么我肯定不想禁用超线程。我的动机在更新的问题中。 - Andrei Fokau

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你从哪里得到激活HT会使CPU时钟速度减半的信息？我认为在Xeon处理器上，它根本不会改变CPU速度。从我所看到的情况来看，除了极少数特殊情况外，HT几乎总是有助于性能表现的。 - jv42

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4个回答

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我对你所描述的基准测试有些困难理解。

我们将第一列定义为完成12项任务且开启ht的工作量的100％。如果您能在相同的时间内完成两倍的工作量，那么我们将其称为200％。那么其他三个框中应填入哪些数字呢？

编辑：已使用您提供的数字进行更新。

             without HT     with HT
12 tasks     100%           100%
24 tasks     100%           125%

所以，我的理解是如果HT（超线程）被禁用，当您的线程基本上暂停时（例如，当它们正在等待从内存或磁盘中获取数据时），会有时间间隙，因此它们实际上并不以2.66 GHz的速度运行，而是略低。启用超线程后，CPU会在这些短暂的间隙中切换任务，因此正在使用的处理能力总量会增加。

- Douglas

你的表格是一个很好的想法。12+HT=100%, 24+HT=125%, 24-HT=100%。我希望得到的是12-HT=125-140%，而不是100%。但这似乎是不可能的。 - Andrei Fokau

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这意味着开启超线程后，从12个任务切换到24个任务可以提高20%的效率！好的基准测试！

另一方面，如果您的程序是这样编写的，即每个线程只能处理一个单独的任务（而不是能够将单个任务分成较小的块并同时进行处理），那么为了减少每个任务的延迟（从开始到完成），您只需要在软件中限制线程数为12。硬件超线程开关可以保持任何位置。

- rwong

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查看此帖子，了解在Xcode工具中启用/禁用超线程（以及活动CPU数量）的应用程序。该设置不会在睡眠或重新启动后保留：http://www.logicprohelp.com/forum/viewtopic.php?f=5&t=88835

（您运行Instruments应用程序，取消初始屏幕，然后更改CPU首选项）。

- user1935218

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- High Performance Mark · Accepted Answer

这更像是一条延伸的评论而不是答案：

我并不觉得你的观察结果有多惊人。超线程是一种贫民版的并行处理方法，它允许你在一个CPU上拥有2个挂起指令流水线。但它并没有提供额外的浮点或整数算术单元或更多的寄存器；当一个流水线无法为ALU（或现在称之为其他名称的东西）提供数据时，另一个流水线会在1到2个时钟周期内被激活。这与没有超线程的CPU情况形成对比，在没有超线程的CPU上，当指令流水线停滞时，必须将其清空并重新填充来自另一个进程的指令，然后CPU才能恢复速度。 Wikipedia关于超线程的文章很好地解释了所有这些。

如果你正在运行的负载中，流水线停滞完全同步，并且代表程序混合总执行时间的主要部分，则通过从未启用超线程的处理器升级到启用超线程的处理器，可能会使程序的速度翻倍。

如果您能编写一个永远不会在指令流水线中停滞的程序，那么超线程将无法提供任何加速执行方面的好处。您测量到的不是由于超线程而导致的加速（嗯，它确实是由于超线程而加速了，但您实际上并不想要这个）而是您的线程无法保持流水线运转。

您需要做的是实际上减少由于超线程而导致的加速！或者说，您需要通过保持流水线填充来增加12个进程（每个核心一个）的执行速率。就我个人而言，我会在优化程序在12个核心上的执行时关闭超线程。

祝您玩得开心。