Высокоскоростные шины.

Рассмотрим кратко наиболее известные высокоскоростные шины, которые используются для связи процессора с чипсетом или для внутрипроцессорных взаимодействий.

FSB (Front Site Bus)

FSB – параллельная шина - разрабатывалась компанией Intel для связи процессора с северным мостом. Частота шины соответствовала частоте процессора, и возрастала с 50 МГц в начале 1990-х годов, до 400 МГц в конце 2000-х. Пропускная способность шины менялась с 400 Мбит/с до 12800 Мбит/с.

Шина FSB использовалась в процессорах типа Celeron, Pentium, Core 2 до 2008 года. На данный момент вытеснена шинами QPI и Hyper Transport.

DMI (Direct Media Interface)

Direct Media Interface (DMI) — последовательная шина, разработанная Intel в 2004 году для подсоединения южного моста материнской платы к северному мосту. Также использовалась для подсоединения чипсета непосредственно к процессору.

Первая версия шины поддерживала скорость передачи данных – 10 Гбайт/с, вторая– 20 Гбайт/с.

Применялась также в мобильных устройствах, отличающихся невысоким энергопотреблением. Не отличается высокой производительностью, хотя была в лидерах до появления QPI и HyperTransport 3.0.

HyperTransport

HyperTransport (HT) — это универсальная двунаправленная последовательно/параллельная компьютерная шина типа точка-точка с высокой пропускной способностью и малыми задержками. Рабочая частота от 200 МГц до 3,2 ГГц. Ширина шины, от 2-х до 32 бит. 32-битная шина в двунаправленном режиме способна обеспечить пропускную способность до 51 200 Мбайт/с.

HP является разработкой AMD. Конкурент AMD - компания Intel - купила права на использование HyperTransport, так как некоторые технологии передачи в их собственных шинах могли идти вразрез с патентами конкурента.

HyperTransport может использоваться

• для связи процессора с северным мостом;

• для соединения ядер процессора между собой;

• в специализированном сетевом и телекоммуникационном оборудовании, а именно – применяется в качестве внутренней шины в маршрутизаторах и коммутаторах Cisco;

• для связи между микросхемами чипсета.

В отличии от многих технологий, разделяющих шину между устройствами в технологии HyperTransport каждое устройство получает свой собственный канал ввода-вывода.

По способу передачи данных HyperTransport является последовательной. Скорость передачи (как и у любой шины) зависит от ширины шины и частоты её функционирования. Максимальная частота определяется версией шины. Разрядность шины может быть 2, 4, 8, 16, или 32 бита в каждом направлении. При инициализации присоединенные устройства (получая свой канал ввода/вывода) автоматически распознают разрядность шины.

Версия	Год	Максимальная частота	Максимальная ширина	Пиковая пропускная способность (в оба направления)
1	2001	800 МГц	32 бит	12,8 Гбайт/c
1,1	2002	800 МГц	32 бит	12,8 Гбайт/c
2	2004	1,4 ГГц	32 бит	22,4 Гбайт/c
3	2006	2,6 ГГц	32 бит	41,6 Гбайт/c
3,1	2008	3,2 ГГц	32 бит	51,2 Гбайт/c

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.

HyperTransport может работать в двух режимах: Posted и Non—Posted. Режим Posted передает пакет данных требуемому устройству, обеспечивая максимальную скорость передачи данных. Режим Non—Posted подразумевает не только передачу данных устройству, но и получение подтверждения о успешной записи. Скорость работы при этом понижается, но исключает возникновение ошибок передачи. Режим Non—Posted используется преимущественно в серверных, научных, высокоточных машинах.

HyperTransport, кроме передачи самих данных, может использоваться для передачи прерывания, служебных, системных и конфигурационных сообщений. А также поддерживает энергосберегающие режимы.

На физическом уровне HyperTransport несовместима ни с одной из существующих шин. Для соединения HyperTransport с существующими шинами созданы специальные мосты, преобразующие сигналы. Таким образом, HyperTransport взаимодействовать с PCI-Express, AGP, PCI, PCI-X, IEEE-1394, USB 2.0, Gigabit Ethernet, и т.д.

QPI (Quick Path Interconnect)

Intel QuickPath Interconnect (QuickPath, QPI) — последовательная шина типа точка-точка для соединения процессоров между собой и с чипсетом, разработанная фирмой Intel. Шина QPI была разработана в 2008 году для замены шины FSB, а также - как ответ на разработку AMD шины HyperTransport.

Также подобно HyperTransport, QuickPath Interconnect создана на базе технологии (DDR) то есть может передавать данные по обоим фронтам импульса.

Каждое соединение шины QPI состоит из пары односторонних каналов, каждый из которых физически реализован как 20 дифференциальных пар проводов: 4 передаваемых бита используются для передачи служебной информации и исправления ошибок (ECC), а остальные 16 бит - для передачи данных. Данные передаются в виде пакетов.

Теоретическая суммарная пропускная способность одного соединения (в оба направления) составляет от 19,2 до 25,6 ГБайт/с, при этом один процессор может иметь несколько соединений.