Intels Comeback für Hyper-Threading beginnt mit Server-CPUs

Intel wird Simultaneous Multithreading (SMT) – besser bekannt unter Intels Markennamen Hyper-Threading – in seinen Server-Prozessoren wieder einführen. Dies bestätigte Intel-CEO Lip-Bu Tan bei einer Diskussion über die kommenden Server-Plattformen Clearwater Forest, Diamond Rapids und Coral Rapids. Die für 2028 erwartete Architektur soll die Grundlage für die Xeon-8-Generation bilden und wieder mehrere Software-Threads pro physischem CPU-Kern verarbeiten können.

Damit setzt Intel eine Strategie fort, die Tan bereits im vergangenen Jahr angekündigt hatte. Nach seinem Amtsantritt erklärte der CEO, dass Intel seine Prozessorarchitekturen wieder stärker auf maximale Performance und Effizienz ausrichten wolle. Ein wichtiger Bestandteil dieser Neuausrichtung sei auch die Rückkehr zu Technologien, die bei bestimmten Workloads weiterhin klare Vorteile bieten – darunter SMT.

Intel hatte Hyper-Threading nie vollständig aus allen Produkten entfernt, sondern die Technologie in den vergangenen Jahren zunehmend eingeschränkt. Mit der Einführung der hybriden Architektur bei den Core-Prozessoren der 12. Generation (Alder Lake) änderte Intel den Ansatz grundlegend. Die großen Performance-Kerne (P-Cores) unterstützten weiterhin Hyper-Threading und konnten zwei Threads gleichzeitig ausführen, während die kleineren Effizienzkerne (E-Cores) jeweils nur einen Thread verarbeiteten.

Diese Strategie wurde bei den Desktop-Prozessoren der 13. und 14. Generation fortgeführt. Mit der Core Ultra 200 Serie (Arrow Lake) verabschiedete sich Intel im Herbst 2024 schließlich vollständig von Hyper-Threading im Mainstream-Desktop-Segment. Die neuen Consumer-Prozessoren setzen ausschließlich auf ein Thread-pro-Kern-Modell. Im Serverbereich verfolgt Intel dagegen weiterhin unterschiedliche Ansätze.

So kombiniert die aktuelle Xeon 6 Familie beide Konzepte. Die auf Granite Rapids basierenden Modelle setzen auf leistungsstarke P-Cores und bieten bis zu 128 Kerne sowie 256 Threads durch Hyper-Threading. Jeder physische Kern kann somit zwei Software-Threads gleichzeitig bearbeiten. Die für Cloud- und energieeffiziente Rechenzentren entwickelte Plattform Clearwater Forest nutzt dagegen ausschließlich E-Cores. Mit bis zu 288 Kernen erreicht sie eine sehr hohe Kerndichte, verzichtet jedoch vollständig auf SMT. Jeder Kern stellt daher genau einen Thread bereit.

Auch die kommende Generation Xeon 7 Diamond Rapids soll diesen Ansatz zunächst fortsetzen. Die nächste große P-Core-Serverplattform wird voraussichtlich weiterhin ohne SMT erscheinen und könnte Konfigurationen mit bis zu 192 physischen Kernen und 192 Threads bieten.

Mit Coral Rapids ändert Intel erneut die Richtung. Die Architektur soll die Vorteile einer hohen physischen Kernanzahl mit der zusätzlichen Thread-Verarbeitung durch SMT verbinden. Durch einen zweiten Thread pro Kern können ungenutzte Ausführungseinheiten besser ausgelastet werden. Besonders bei Server-Software mit vielen parallelen Aufgaben kann dies den Durchsatz erhöhen, ohne dass die Anzahl der physischen Kerne entsprechend steigen muss.

Allerdings ersetzt SMT keinen echten zusätzlichen Kern. Ein zweiter Thread besitzt nicht die gleiche Rechenleistung wie ein weiterer physischer Kern. Der tatsächliche Vorteil hängt stark vom jeweiligen Einsatzgebiet ab – unter anderem von Speicherbandbreite, Cache-Verhalten, Energie- und Taktlimits, Auslastung der Ausführungseinheiten sowie der Softwareoptimierung. Bei manchen Workloads kann SMT deutliche Verbesserungen bringen, während andere Anwendungen kaum profitieren.

Intel 2002: Wie arbeitet Hyper-Threading?

Intel hat bislang keine konkreten Angaben zu Coral Rapids veröffentlicht. Offen bleiben unter anderem die maximale Kernanzahl, die maximale Thread-Anzahl, die Taktraten, die Cache-Struktur, die Speicherunterstützung sowie die verwendete Sockelplattform. Ebenfalls unklar ist, ob SMT bei allen Coral-Rapids-Modellen aktiviert sein wird oder nur bestimmte Varianten betrifft.

Die Markteinführung von Coral Rapids soll zeitlich ungefähr mit dem Hochlauf der Intel 14A Fertigungstechnologie zusammenfallen. Deshalb gibt es Spekulationen, dass zumindest einige Compute-Tiles der Plattform auf Intel 14A produziert werden könnten. Intel hat dies bislang jedoch nicht bestätigt. Aufgrund des Chiplet-Ansatzes ist auch eine Kombination verschiedener Fertigungsprozesse möglich.

Quelle: Intel Earnings Call Transcript