ハイパースレディングのレジスタについて

質問

ハイパースレディングのレジスタについて

ハイパースレッデイングのＣＰＵで２つのスレッドＡ，Ｂを動かすとする。
このときＡの実行状態を示す汎用レジスタやプログラムカウンタと
　　　　Ｂの実行状態を示す汎用レジスタやプログラムカウンタの扱いはどうなのでしょうか。

次の２つの方法が考えられる。
（１）　レジスタのロード、実行、レジスタのセーブを繰り返す方法。
　　　　ＣＰＵ内に高速なメモリを持ち、実行前にレジスタに値をロードして、命令を実行して、レジスタの値を保存を繰り返して、Ａ，Ｂのスレッドを実行する方法。
（２）　Ａ用のレジスタとＢ用のレジスタを２組用意して、相互に切り替えながら実行する方法。
　　　　Ａを実行するときはＡ用のレジスタを使用して、Ｂを実行するときはＢ用のレジスタを使用する方法。
の２つが考えられるが、それとも他の方法があるのでしょうか。

それに関連して、１度に実行する機械語命令の個数はいくつなのでしょうか。
スレッドＡの機械語命令を実行して、切り替えてＢの機械語命令を実行するときに、
Ａの１命令を実行してから、Ｂの１命令を実行する。１命令毎に切り替えるのでしょうか、
それともＡの数個の命令を実行してから、Ｂの数個の命令を実行するのでしょうか。
このときスレッドを切り替える際に１度に実行する機械語命令の個数はいくつでしょうか。
ご存知の方がおりましたら、教えて下さい。

回答No.1

mtaka2 · ベストアンサー

答えは(2)ですが、実際にはもうちょっと複雑であり、ある意味もっと簡単です。

最近のCPUでは、「レジスタリネーミング」といって、並列実行しやすいように、
アーキテクチャ的にプログラム側から見えるレジスタは少ないままですが、
CPU内部では、もっと数多くのレジスタを内蔵しています。
(内部的なレジスタと、プログラム側から見えるレジスタの、対応表を持っている)

ハイパースレッディングでは、この「プログラム側から見えるレジスタ」の数が2倍になるだけです。

命令の実行頻度については、基本的に1命令ごとです。
ですが「実行しようとする」のが1命令ごとなのであり、実際に1命令ごとに実行するとはかぎりません。
(ていうか、必ず交互に実行するとしたら、ハイパースレッディングの意味はありません。
片側の仮想CPUがメモリ読み込み待ちなどで実行できなくなっている時でも、もう片方の仮想CPUは動き続けることで、トータルでの稼働率が上がることになります)