ЗА, 8 сем / Вычислительные машины, системы и сети ЗА, 8 сем / Лекции ВМ системы и сети / Лекция2_Многоядерные процессоры / Технология HyperTransport

Технология HyperTransport™

Технология HyperTransport™ – составляющая архитектуры AMD64, представляющая собой высокопроизводительный интерфейс типа “точка-точка” предназначенный для связи интегральных микросхем и спроектированный для обеспечения необходимой пропускной способности для будущих вычислительных и коммуникационных платформ. Обеспечивая пиковую производительность до 22,4 ГБ/c, технология HyperTransport предлагает идеальное решение для большинства требовательных к полосе пропускания системных приложений.

Применение HyperTransport в вычислительных системах способствует увеличению общей производительности за счет устранения узких мест при передаче данных, увеличения пропускной способности и уменьшения задержек доступа. Гибкость и универсальность шины HyperTransport позволяет использовать ее для решения широкого круга задач, в том числе для межсистемных коммуникаций. Ряд системных плат, например Supermicro H8QC8 / H8QCE и IWILL DK8-HTX, используют интерфейс HyperTransport (HTX) для объединения двух четырехпроцессорных плат в восьмипроцессорную систему или для организации дополнительных высокопроизводительных каналов ввода-вывода.

Развитие первоначальной спецификации HyperTransport - HyperTransport 2.0 поддерживает три новых скоростных реализации: в дополнение к 1,6 млрд. операций в секунду (Giga Transfers/second, GT/s) по шине с тактовой частотой 800 МГц, заложенных в Release 1.1 Specification, версия HyperTransport 2.0 теперь также определяет скорости 2,0, 2,4 и 2,8 GT/s при частотах соответственно, 1,0 ГГц, 1,2 ГГц и 1,4 ГГц, что позволяет говорить о достижении максимальной совокупной пропускной способности (на 32-битной двунаправленной шине) до 22,4 ГБ/с. Электрическая часть протоколов, описывающая новые тактовые частоты шины, обратно совместима с прежними версиями HyperTransport.

Другим ключевым нововведением второй версии стандарта HyperTransport стала появившаяся совместимость с интерфейсом PCI-Express, в добавку к уже существующей поддержке PCI и PCI-X. Основой для улучшения характеристик шины, заявленных в спецификациях HT 2.0, стало использование технологии частотной коррекции в сочетании с рекомендациями по улучшению чувствительности приемной части тракта.

К 2007 году в продуктах AMD планируется внедрить дальнейшее развитие этой универсальной шины - спецификацию HyperTransport 3.0 с пиковой пропускной способностью до 41,6 ГБ/c. В новом стандарте введена поддержка частот 1,8 ГГц, 2.0 ГГц, 2,4 ГГц, 2,6 ГГц, функции "горячего подключения", динамического изменения частоты шины и энергопотребления, динамического конфигурирования и других инновационных решений. Максимальное расстояние передачи данных без потери эффективности по шине HT 3.0 составляет 1 метр. Улучшена поддержка многопроцессорных конфигураций, добавлена возможность автоматического конфигурирования для достижения наибольшей производительности.

Основные технические характеристики технологии HyperTransport™ приведены в таблице

 Опираясь на высокоскоростную шину HyperTransport архитектура AMD64 позволяет создавать системы избавленные от недостатков предыдущих поколений архитектур и обладающих высокой масштабируемостью.

Рисунок 1.

На рисунке 1 показаны узкие места классической архитектуры построения систем, которые отсутствуют при использовании технологии HyperTransport™ (рисунок 2).

1 – системная шина процессора 2 – интерфейс памяти 3 – межчиповое соединение 4 – интерфейсы ввода-вывода для высокоскоростных индустриальных шин

Рисунок 2.

Таким образом, шина HyperTransport™ позволяет обеспечить высокоскоростные связи между компонентами системы для их эффективного взаимодействия.

Полоса пропускания HT

Физический интерфейс шины HyperTransport отличается простой реализацией и имеет следующие отличительные особенности: - используются низковольтные, дифференциальные сигналы (для передачи используются две линии, по которым синхронно передается прямой и инверсный сигнал); - дифференциальный импеданс равный 60 Ом, для уменьшения стоимости PCB;

Модель физической реализации HT

- асинхронное тактирование (один сигнал используется для любой группы из 8 бит и любого направления); - за один такт передается два бита данных (для тактового сигнала 1000 МГц, пропускная способность шины - 2,0 Гбит/c);

Информационные связи при взаимодействии двух устройств

- управляющая линия идентифицирует командные пакеты; - передача данных системного менеджмента; - дополнительные сигналы Power OK (PWROK) и Reset LDT (RESET_L) для инициализации и сброса шины. Для мобильных систем могут использоваться сигналы LDTStop_L и DevReq_L снижающие энергопотребление шиной HT;

Сигналы шины HT

- линий заземления необходимо в 4 раза меньше, чем сигнальных.

- легко размещается на 4-слойной PCB; - низкий уровень перекрестных помех.

Основные особенности технологии HyperTransport™:

• Может объединять до 32 устройств;

• Требует небольшое количество сигнальных проводников, что значительно упрощает разработку системы;

• Использование низковольтных дифференциальных сигналов помогает решить проблемы перекрестных помех и электромагнитной совместимости;

• Продлевает жизненный цикл PCI, обеспечивая полную обратную совместимость с программной моделью PCI, драйверами и операционными системами при устранении узких мест и обеспечении пропускной способности необходимой для будущих быстродействующих чипов;

• Использование низковольтных дифференциальных сигналов позволяет проектировщикам эффективно использовать технологии энергосбережения и разрабатывать простые и дешевые платы;

• Поддержка ассиметричных связей и масштабируемость в скорости, ширине шины, частоте и направлении, позволяет разработчикам выбирать решение, соответствующее их задачам;

• Обеспечивает широкую полосу пропускания, что позволяет легко добавлять новые высокопроизводительные части;

• Сокращает время разработки проекта, поскольку добавление новых чипов может быть выполнено без полного перепроектирования системы.

Полную техническую информацию о технологии HyperTransport™ можно получить на сайте www.hypertransport.org.