Hur bra presterar Hyper Threading i jämförelse med fysiska kärnor?

Lite off topic här men, en P4 och 2 7970? o.O

Det korta svaret är att det faktiskt inte går att svara på din fråga...

Långa svaret:
Hur effektivt HT, som korrekt bör benämnas SMT (Simultaneous MultiThreading) då HT bara är Intels marknadsnamn för deras SMT lösning, beror på en lång rad faktorer.

T.ex. så ger HT långt mycket mer effekt på Atom än det ger på Core-serien, på Atom ger HT i många fall runt 50% extra (ibland ännu mer) medan det ligger på 20-30%. Största anledningen till detta är att Atom är en väldigt enkel CPU-design och det finns många saker som gör att en CPU-tråd inte kommer vidare (stall:ar) och då får ju den andra CPU-tråden 100% av resurserna.

HT ger väldigt lite på Core-serien i de flesta "vanliga" applikationer då de nästan uteslutande kör ur CPU-cachen och sannolikheten för en en pipeline-stall är då väldigt liten. Om båda trådarna även kör en liknande last så kommer de även ofta konkurrera om samma ALU något som gör att prestanda för varje enskild tråd nära nog halveras (men inte riktigt halveras så summan av det båda utför är ändå mer än 100% av vad en tråd gör).

Cinebench nämndes och det är en arbetslast som trots att det nästan uteslutande kör ur CPU-cache ändå ser en ganska stor effekt av HT. Anledningen är att program som använder instruktioner med hög latens (de tar flera CPU-cykler att utföra), vilket är fallet när program använder SSE/AVX vilket Cinebench gör, så blir konkurrensen av ALU mindre. Kanske verkar lite skumt, borde inte trådarna ändå blocka varandra? Nej, då den trånga sektionen är att starta (dispatch) instruktioner. Flaskhalsen är att en viss instruktion kanske bara kan startas på en specifik exkiveringsport (finns 6 sådana i NHM->IVB och 8 på HSW) men det är typiskt möjligt att starta en instruktion per klockcykel även om det kanske många cykler att färdigställa en viss instruktion.

Den stora vinsten med HT hittar man på vissa server-laster som hanterar så stora datamängder att CPU-cachen väldigt sällan räcker till. SMT är då ett väldigt effektivt sätt att låta en CPU-kärna göra något vettigt med andra CPU-trådar medan andra trådar väntar på att få data från ett långsamt (hög latens) RAM. Server CPUer från IBM (POWER) har idag 4 trådar per kärna och de från Oracle (SPARC) har 8 trådar per kärna då dessa uteslutande fokuserar på servers. AMDs moduldesign är väldigt illa designad för servers då det kostar väldigt många fler transistorer per CPU-tråd jämfört med SMT men när flaskhalsen är latens mot RAM så kan SMT kommer väldigt nära CMT i effektivitet.

CMT är sin tur är en usel förkortning då AMD har Cluster Multithreading medan den äldre användningen av CMT är Chip-level Multithreading som är det vi i dagligt tal kallar CPUer med "riktiga" kärnor :/

Det finns faktiskt fall när SMT är snabbare än "riktiga" kärnor, om du skriver ett program som kommunicerar väldigt mycket mellan trådarna (ytterst sällan en bra idé) så kommer detta typiskt vara mycket snabbare mellan trådar i samma CPU-kärna jämfört mellan "riktiga" kärnor.

För att summera: "riktiga" kärnor är i praktiken alltid snabbare än HT, men HT (SMT) är ett väldigt effektivt (räknat i transistorer och ström) sätt att höja kapaciteten på en CPU på vissa specifika arbetslaster. På desktop-applikationer är det väldigt sällan som HT ger speciellt mycket, på servers är det mycket vanligare att HT kan ge bra effekt men även här ger normalt sätt "riktiga" kärnor mer.