Системная шина hypertransport что это такое

Системная шина hypertransport что это такое

Всё течёт, всё меняется. В сфере компьютерных технологий эта фраза никогда не потеряет актуальности, равно как и девиз «Быстрее! Выше! Сильнее!». И действительно, последние несколько лет можно назвать «временами перемен» компьютерной индустрии. В полной мере это коснулось и такой специфичной области, как шины передачи данных.

Среди наиболее динамично развивающихся областей компьютерной техники стоит отметить сферу технологий передачи данных: в отличие от сферы вычислений, где наблюдается продолжительное и устойчивое развитие параллельных архитектур, в «шинной» 1 сфере, как среди внутренних, так и среди периферийных шин, наблюдается тенденция перехода от синхронных параллельных шин к высокочастотным последовательным. (Заметьте, «последовательные» – не обязательно значит «однобитные», здесь возможны и 2, и 8, и 32 бит ширины при сохранении присущей последовательным шинам пакетной передачи данных, то есть в пакете импульсов данные, адрес, CRC и другая служебная информация разделены на логическом уровне 2 ).

Все эти нововведения и смена приоритетов преследуют в конечном итоге одну цель – повышение суммарного быстродействия системы, ибо не все существующие архитектурные решения способны эффективно масштабироваться. Несоответствие пропускной способности шин потребностям обслуживаемых ими устройств приводит к эффекту «бутылочного горлышка» и препятствует росту быстродействия даже при дальнейшем увеличении производительности вычислительных компонентов – процессора, оперативной памяти, видеосистемы и так далее.

Процессорная шина

Любой процессор архитектуры x86CPU обязательно оснащён процессорной шиной. Эта шина служит каналом связи между процессором и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жёстким диском и так далее. Так, классическая схема организации внешнего интерфейса процессора (используемая, к примеру, компанией Intel в своих процессорах архитектуры х86) предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, которую принято называть FSB (Front Side Bus), соединяет процессор (иногда два процессора или даже больше) и контроллер, обеспечивающий доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Этот контроллер обычно называют северным мостом , он входит в состав набора системной логики ( чипсета ).

Используемая Intel в настоящее время эволюция FSB – QPB , или Quad-Pumped Bus, способна передавать четыре блока данных за такт и два адреса за такт! То есть за каждый такт синхронизации шины по ней может быть передана команда либо четыре порции данных (напомним, что шина FSB–QPB имеет ширину 64 бит, то есть за такт может быть передано до 4х64=256 бит, или 32 байт данных). Итого, скажем, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи адреса для выборки данных будет эквивалентна 400 МГц (2х200 МГц), а самих данных – 800 МГц (4х200 МГц) 3 .

В архитектуре же AMD64 (и её микроархитектуре K8), используемой компанией AMD в своих процессорах линеек Athlon 64/Sempron/Opteron, применён революционно новый подход к организации интерфейса центрального процессора – здесь имеет место наличие в самом процессоре нескольких отдельных шин. Одна (или две – в случае двухканального контроллера памяти) шина служит для непосредственной связи процессора с памятью, а вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются высокоскоростные шины HyperTransport. Преимуществом данной схемы является уменьшение задержек (латентности) при обращении процессора к оперативной памяти, ведь из пути следования данных по маршруту «процессор – ОЗУ» (и обратно) исключаются такие весьма загруженные элементы, как интерфейсная шина и контроллер северного моста.

Различия реализации классической архитектуры и АМD-K8

Ещё одним довольно заметным отличием архитектуры К8 является отказ от асинхронности, то есть обеспечение синхронной работы процессорного ядра, ОЗУ и шины HyperTransport, частоты которых привязаны к «шине» тактового генератора (НТТ), которая в этом случае является опорной. Таким образом, для процессора архитектуры К8 частоты ядра и шины HyperTransport задаются множителями по отношению к НТТ, а частота шины памяти выставляется делителем от частоты ядра процессора 4

В классической же схеме с шиной FSB и контроллером памяти, вынесенным в северный мост, возможна (и используется) асинхронность шин FSB и ОЗУ, а опорной частотой для процессора выступает частота тактирования 5 (а не передачи данных) шины FSB, частота же тактирования шины памяти может задаваться отдельно. Из наиболее свежих чипсетов возможностью раздельного задания частот FSB и памяти обладает NVIDIA nForce 680i SLI, что делает его отличным выбором для тонкой настройки системы (разгона).

HyperTransport

Эмблема HyperTransport Technology Consortium

HyperTransport – это прежде всего технология, управлением спецификациями и продвижением которой занимается HyperTransport Technology Consortium, куда входят такие компании, как Advanced Micro Devices (AMD), Alliance Semiconductor, Apple Computer, Broadcom Corporation, Cisco Systems, NVIDIA, PMC-Sierra, Sun Microsystems, Transmeta и ещё более 140 малых и больших компаний.

Основные особенности и возможности, предоставляемые технологией HyperTransport

Технология HyperTransport (ранее известная как Lightning Data Transport) – это последовательная (пакетная) связь, построенная по схеме peer-to-peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость при низкой латентности (low-latency responses). HyperTransport имеет оригинальную топологию на основе линков, тоннелей, цепей (цепь – последовательное объединение нескольких туннелей) и мостов (мост выполняет маршрутизацию пакетов между отдельными цепями), что позволяет этой архитектуре легко масштабироваться. Иными словами, HyperTransport призвана упростить внутрисистемные сообщения (передачи) посредством замены существующего физического уровня передачи существующих шин и мостов, а также снизить количество узких мест и задержек. При всех этих достоинствах HyperTransport характеризуется также малым числом выводов (low pin counts) и низкой стоимостью внедрения. HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины 6 , допуская ширину от 2 до 32 бит в каждом направлении, использует Double Data Rate, или DDR (данные посылаются как по переднему, так и по заднему фронтам сигнала синхронизации), кроме того, она позволяет передавать асимметричные потоки данных к периферийным устройствам и от них.

Топология шины HyperTransport

На данный момент консорциумом HyperTransport разработана уже третья версия спецификации, согласно которой шина HyperTransport может работать на частотах до 2,6 ГГц (сравните с шиной PCI и её 33 или 66 МГц). Это позволяет передавать до 5200 миллионов пакетов в секунду при частоте сигнала синхронизации 2,6 ГГц; частота сигнала синхронизации настраивается автоматически.

Полноразмерная (32-битная) полноскоростная (2,6 ГГц) шина способна обеспечить пропускную способность до 20800 МБ/с (2*(32/8)*2600) в каждую сторону, являясь на сегодняшний день самой быстрой шиной среди себе подобных.

Самые известные решения c использованием HyperTransport:

• шина, созданная по технологии HyperTransport, является основной шиной, используемой в процессорах восьмого поколения компании AMD – Athlon 64 и Opteron, а также внутри поддерживающих их устройств: концентратора ввода-вывода (I/O hub) AMD-8111, AMD-8131 PCI-X tunnel и AMD-8151 AGP 3.0 graphics tunnel
• SiPackets предлагает мост между HyperTransport и PCI (HyperTransport-to-PCI bridge) 7
• соединение между северным и южным мостами в чипсетах NVIDIA nForce (nForce-nForce 6)
• платформенная архитектура обработки данных NVIDIA (NVIDIA nForce Platform Processing Architecture), включающая встроенный графический процессор NVIDIA (NVIDIA nForce Integrated Graphics Processor (IGP) и процессор передачи данных NVIDIA (NVIDIA nForce Media and Communications Processor (MCP)
• соединение между мостами в чипсете ATI Radeon® Xpress 200 для процессоров AMD
• консольный чипсет игровой приставки Xbox фирмы Microsoft (Microsoft Xbox)
• системный контроллер ServerWorks HT-2000 HyperTransport™ SystemI/O™ Controller
• компьютеры фирмы Apple с процессором PowerPC G5

Использование шины НyperТransport на примере двухпроцессорной системы на базе AMD Opteron

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

HT (HyperTransport)

HyperTransport (ранее известная как Lightning Data Transport (LDT)) — двунаправленная последовательно-параллельная компьютерная шина с высокой пропускной способностью и малыми задержками.

Последовательная двунаправленная шина HyperTransport (НТ) разработана консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсеты используют НТ для связи между мостами, нашла она место и в высокопроизводительных сетевых устройствах — маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной особенностью шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными при низкой латентности, а также широкие возможности масштабирования — поддерживаются шины шириной от 2 до 32 бит в каждом направлении (каждая линия — из двух проводников), причем «ширина» направлений, в отличие от PCI Express, не обязана быть одинаковой. К примеру, возможно использование двух линии НТ на прием и 32 — на передачу.

Содержание

Описание принципа работы

Шина является последовательной. Скорость передачи зависит от двух параметров – ширины шины и частоты её функционирования. Шина, кроме передачи самих данных, может использоваться для передачи прерывания, служебных, системных и конфигурационных сообщений.

Шина может работать в двух режимах: Posted и Non—Posted. Первый обычно используется в настольных потребительских системах (для DMA-передачи к примеру) и обеспечивает максимальную скорость передачи данных. Posted операция записи просто посылает пакет с данными на определённый адрес, данные записываются и на этом всё. Non—Posted подразумевает передачу данных на определённый адрес, а после успешной записи в обратном направлении отправляется пакет с подтверждением успешной записи. Данный тип записи работает значительно медленней, но исключает возникновение ошибок передачи. Потому он используется преимущественно в серверных, научных, высокоточных машинах.

Шина поддерживает энергосберерегающие режимы, предусмотренные в ACPI. А именно – C/D— state.

Основные технические характеристики

Версии шины и скорость работы

2001-2002 год — 1.0 и 1.1 версии, работают на частоте до 800 МГц и имеют максимальную скорость 12.8 Гб/с. 2004 год – 2.0 версия, имеет частоту функционирования до 1400 МГц и пропускную способность до 22.4 Гб/с. 2006 год – 3.0 версия, частота до 2600 МГц, скорость передачи данных до 41.6 Гб/с. 2008 год – 3.1 версия, частота до 3200 МГц, скорость передачи данных до 51.6 Гб/с.

«Базовая» тактовая частота шины HT — 200 МГц, все последующие тактовые частоты определяются как кратные данной — 400МГц, 600МГц, 800МГц и 1000 МГц.

На данный момент консорциумом HyperTransport разработана уже третья версия спецификации НТ, согласно которой шина HyperTransport 3.0 допускает возможность «горячего» подключения и отключения устройств; может работать на частотах вплоть до 2,6 ГГц, что позволяет довести скорость передачи данных до 20800 Мб/с (в случае 32-битной шины) в каждую сторону, являясь на сегодняшний день самой быстрой шиной среди себе подобных.

Источник

HyperTransport — наиболее часто задаваемые вопросы.

1. Что такое технология HyperTransport?
Технология HyperTransport (ранее известная как LDT, Lightning Data Transport, сейчас часто называется просто «HT») – это разработанная консорциумом HyperTransport Technology (во главе с компанией с AMD) шина для высокоскоростной пакетной связи с низкими задержками, построенная по схеме «точка-точка», которая позволяет микросхемам передавать данные с максимальной скоростью до 41.6 Гб/c (для 32-битного варианта версии 3.0). Масштабируемость её архитектуры способна упростить внутрисистемные соединения путем замены некоторых существующих шин и мостов, а также путем снижения количества узких мест и задержек внутри системы.

2. Для каких целей предназначена технология HyperTransport?
HyperTransport может применяться в архитектуре персональных компьютеров и серверов как замена проприетарной версии системной шины (FSB) для связи процессора с чипсетом и для связи процессоров между собой в многопроцессорных системах — это отличительная особенность всех процессоров AMD с архитектурой K8 (Athlon64) и далее.
Также она может применяться в специализированном сетевом и телекоммуникационном оборудовании, обеспечивая существенно более высокую скорость передачи данных по сравнению с тем, что позволяют осуществлять существовавшие до появления HyperTransport шинные технологии.
Первым примером реального использования HyperTransport был чипсет NVIDIA nForce, в котором технология HyperTransport использовалась для связи между двумя микросхемами, составляющими этот чипсет — графическим процессором IGP (nForce Integrated Graphics Processor) и коммуникационным процессором MCP (nForce Media and Communications Processor. С тех пор все больше чипсетов nVidia используют эту технологию в аналогичных целях (а варианты для процессоров AMD — ещё и собственно для связи с процессором).
Также она может использоваться как периферийная шина для подключения специализированных процессоров, которым недостаточно полосы пропускания или латентности «обычных» (PCI-X, PCI-E) шин. Для таких целей шина HyperTransport имеет внешнее исполнение, соответствующий разъём называется HTX (Hyper Transport eXtension).

3. С какими шинами и какими другими технологиями совместима технология HyperTransport?
Для HyperTransport созданы мосты на подавляющее большинство существующих в природе шин передачи данных, включая PCI-Express, AGP, PCI, PCI-X, IEEE-1394, USB 2.0, Gigabit Ethernet, а также менее популярных PL-3, SPI-4, Infiniband, SPI-5, 10 Gigabit Ethernet и т.д. В традиционных шинных архитектурах (например — PCI) многочисленные устройства используют одну шину, а в технологии HyperTransport каждый элемент получает свой собственный канал ввода-вывода. Таким образом, уменьшается количество «узких мест» (bottlenecks) в системе, и повышается ее производительность.
Однако непосредственно на физическом уровне HyperTransport несовместима ни с одной из существующих шин.

&nbsp 4. Совместима ли технология HyperTransport с существующими программами и операционными системами?
Да, технология HyperTransport совместима с существующими и будущими операционными системами, поскольку она на логическом уровне совместима с PCI, учтенной в перспективах развития операционных систем. Это уже было продемонстрировано в производстве систем, основанных на чипсетах NVIDIA nForce.

5. Совместима ли технология HyperTransport со стандартом Plug & Play?
Да, устройства ввода-вывода HyperTransport рассчитаны на то, чтобы использовать стандартную методологию Plug & Play, и являются совместимыми с любой операционной системой, поддерживающей стандарт PCI, на этапах загрузки, исполнения, а также на уровне драйверов.

6. На каких тактовых частотах функционирует HyperTransport?

Устройства Hyper Transport могут функционировать на разных тактовых частотах от 200 МГц до 2600 МГц. Hyper Transport использует технологию удвоенной скорости передачи данных (double data rate), передавая два бита информации за один такт и увеличивая, таким образом, скорость передачи данных. С целью облегчить оптимизацию дизайна систем, можно устанавливать разные тактовые частоты для приема и передачи данных.

7. Какова разрядность шины ввода-вывода HyperTransport?
Ввод-вывод данных в технологии HyperTransport разработан таким образом, чтобы предоставить наибольшую гибкость при проектировании, допуская разрядность шины в 2, 4, 8, 16, или 32 бита в каждом направлении. В процессе инициализации устройства автоматически распознают разрядность шины и затем функционируют соответствующим образом.

Источник