HyperTransport - HyperTransport

Nesmí být zaměňována s Hyper-Threading , který je také někdy zkráceně „HT“.
Logo konsorcia HyperTransport

HyperTransport ( HT ), dříve známý jako Lightning Data Transport ( LDT ), je technologie pro propojení počítačových procesorů . Jedná se o obousměrný sériový / paralelní vysokou propustnost , nízkou latenci spojení point-to-point , který byl představen na 2. dubna, 2001. HyperTransport Consortium má na starosti podporu a vyvíjet technologie HyperTransport.

HyperTransport je nejlépe známý jako systémové sběrnice architektury AMD centrální procesorové jednotky (CPU) od Athlon 64 až AMD FX a souvisejících Nvidia nForce základní desky čipsety. HyperTransport byl také použit IBM a Apple pro stroje Power Mac G5 a řadu moderních systémů MIPS .

Aktuální specifikace HTX 3.1 zůstala konkurenceschopná i pro vysokorychlostní technologii 2014 (2666 a 3200  MT /s nebo přibližně 10,4 GB/s a 12,8 GB/s) DDR4 RAM a pomalejší (přibližně 1 GB/s [1] podobně jako špičkové SSD disky PCIe Technologie ULLtraDIMM flash RAM) -širší rozsah rychlostí RAM na společné sběrnici CPU než jakákoli sběrnice Intel na přední straně . Technologie Intel vyžaduje, aby každý rozsah rychlosti RAM měl vlastní rozhraní, což má za následek složitější rozložení základní desky, ale s menším počtem překážek. HTX 3.1 s rychlostí 26 GB/s může sloužit jako jednotná sběrnice až pro čtyři paměti DDR4 pracující s nejvyššími navrhovanými rychlostmi. Kromě toho může paměť DDR4 RAM vyžadovat dvě nebo více sběrnic HTX 3.1, které snižují její hodnotu jako jednotného přenosu.

Přehled

Odkazy a ceny

HyperTransport je dodáván ve čtyřech verzích - 1.x, 2.0, 3.0 a 3.1 -, které běží od 200  MHz do 3,2 GHz. Je to také připojení DDR nebo „ double data rate “, což znamená, že odesílá data na stoupající i sestupnou hranu hodinového signálu . To umožňuje maximální přenosovou rychlost 6400 MT/s při 3,2 GHz. Provozní frekvence je v aktuálních počítačích automaticky vyjednávána s čipovou sadou základní desky (North Bridge).

HyperTransport podporuje automaticky vyjednanou bitovou šířku v rozmezí od 2 do 32 bitů na odkaz; na sběrnici HyperTransport existují dvě jednosměrná spojení. S příchodem verze 3.1, využívající plné 32bitové odkazy a využívající plnou pracovní frekvenci specifikace HyperTransport 3.1, je teoretická přenosová rychlost 25,6  GB /s (3,2 GHz × 2 přenosy na hodinový cyklus × 32 bitů na odkaz) na směr, nebo 51,2 GB/s agregovaná propustnost, což je rychlejší než většina stávajících standardů sběrnic pro pracovní stanice a servery PC a také rychlejší než většina standardů sběrnice pro vysoce výkonné výpočetní a síťové připojení.

Odkazy různých šířek lze kombinovat v jedné konfiguraci systému jako jeden 16bitový odkaz na jiný procesor a jeden 8bitový odkaz na periferní zařízení, což umožňuje širší propojení mezi CPU a propojení s nižší šířkou pásma k periferním zařízením podle potřeby. Podporuje také rozdělení odkazů, kde lze jeden 16bitový odkaz rozdělit na dva 8bitové odkazy. Tato technologie má také obvykle nižší latenci než jiná řešení díky nižší režii.

Elektricky je HyperTransport podobný rozdílové signalizaci nízkého napětí (LVDS) pracující při 1,2 V. HyperTransport 2.0 přidal demasfikaci vysílače po kurzoru . HyperTransport 3.0 přidal kódování a zarovnání fází přijímače a také volitelnou deemfázu prekurzoru vysílače.

Orientace na pakety

HyperTransport je založen na paketech , kde každý paket sestává ze sady 32bitových slov bez ohledu na fyzickou šířku odkazu. První slovo v paketu vždy obsahuje příkazové pole. Mnoho paketů obsahuje 40bitovou adresu. Pokud je vyžadováno 64bitové adresování, je předřazen další 32bitový řídicí paket. Datová část je odeslána za řídicí paket. Převody jsou vždy polstrovány na násobek 32 bitů, bez ohledu na jejich skutečnou délku.

Pakety HyperTransport vstupují do propojení v segmentech známých jako bitové časy. Počet požadovaných bitových časů závisí na šířce odkazu. HyperTransport také podporuje zasílání zpráv o správě systému, signalizační přerušení, vydávání sond na sousední zařízení nebo procesory, I/O transakce a obecné datové transakce. Podporovány jsou dva druhy příkazů pro zápis: zaúčtované a nezaslané. Publikované zápisy nevyžadují odpověď od cíle. To se obvykle používá pro zařízení s velkou šířkou pásma, jako je jednotný přístup do paměti nebo přímé přenosy do paměti . Nezaslané zápisy vyžadují odpověď od příjemce ve formě odpovědi „cíl hotov“. Čtení také vyžaduje odpověď obsahující přečtená data. HyperTransport podporuje model objednávání spotřebitelů/výrobců PCI.

Power-managed

HyperTransport také usnadňuje správu napájení, protože je v souladu se specifikací Advanced Configuration a Power Interface . To znamená, že změny stavu spánku procesoru (stavy C) mohou signalizovat změny stavů zařízení (stavy D), např. Vypnutí disků, když CPU přejde do režimu spánku. HyperTransport 3.0 přidal další možnosti, které umožňují centralizovanému řadiči řízení spotřeby implementovat zásady správy napájení.

Aplikace

Výměna autobusu na přední straně

Primárním využitím HyperTransportu je výměna sběrnice přední strany definované společností Intel , která je u každého typu procesoru Intel odlišná. Například Pentium nelze zapojit přímo do sběrnice PCI Express , ale pro rozšíření systému musí nejprve projít adaptérem. Vlastní sběrnice na přední straně se musí připojit prostřednictvím adaptérů pro různé standardní sběrnice, jako je AGP nebo PCI Express. Ty jsou obvykle obsaženy v příslušných funkcích řadiče, konkrétně v severním a jižním mostě .

Naproti tomu HyperTransport je otevřená specifikace, publikovaná konsorciem více společností. Jeden čip adaptéru HyperTransport bude fungovat se širokým spektrem mikroprocesorů podporujících HyperTransport.

AMD použilo HyperTransport k výměně sběrnice na přední straně v jejich rodinách mikroprocesorů Opteron , Athlon 64 , Athlon II , Sempron 64 , Turion 64 , Phenom , Phenom II a FX .

Propojení více procesorů

Další využití pro HyperTransport je jako propojení pro víceprocesorové počítače NUMA . AMD používá HyperTransport s proprietárním rozšířením soudržnosti mezipaměti jako součást architektury Direct Connect v řadě procesorů Opteron a Athlon 64 FX ( Dual Socket Direct Connect (DSDC) Architecture ). HORUS propojení z Newisys rozšiřuje tento koncept větších shluků. Zařízení Aqua od 3Leaf Systems virtualizuje a propojuje CPU, paměť a I/O.

Výměna směrovače nebo sběrnice

HyperTransport lze také použít jako sběrnici ve směrovačích a přepínačích . Směrovače a přepínače mají více síťových rozhraní a musí předávat data mezi těmito porty co nejrychleji. Například čtyřportový ethernetový router 1 000  Mbit /s potřebuje maximální interní šířku pásma 8 000 Mbit/s (1 000 Mbit/s × 4 porty × 2 směry)-HyperTransport výrazně překračuje šířku pásma, kterou tato aplikace vyžaduje. Router 10 Gb se 4 + 1 portem by však vyžadoval interní šířku pásma 100 Gbit/s. Přidejte k tomu antény 802.11ac 8 a standard WiGig 60 GHz (802.11ad) a HyperTransport bude proveditelnější (pro potřebnou šířku pásma bude použito kdekoli mezi 20 a 24 pruhy).

Propojení koprocesoru

Problém latence a šířky pásma mezi CPU a koprocesory byl obvykle hlavním kamenem jejich praktické implementace. Objevily se koprocesory, jako jsou FPGA, které mají přístup ke sběrnici HyperTransport a integrují se na základní desce. Aktuální generace FPGA od obou hlavních výrobců ( Altera a Xilinx ) přímo podporuje rozhraní HyperTransport a má k dispozici IP jádra . Společnosti jako XtremeData, Inc. a DRC přebírají tyto FPGA (v případě DRC Xilinx) a vytvářejí modul, který umožňuje připojování FPGA přímo do zásuvky Opteron.

Společnost AMD zahájila iniciativu s názvem Torrenza 21. září 2006 s cílem dále propagovat používání HyperTransport pro zásuvné karty a koprocesory . Tato iniciativa otevřela jejich „Socket F“ zásuvným deskám, jako jsou desky od XtremeData a DRC.

Konektor přídavné karty (HTX a HTX3)

Konektory shora dolů: HTX, PCI-Express pro riser kartu, PCI-Express

Konzorcium HyperTransport vydalo specifikaci konektoru, která umožňuje perifernímu zařízení na slotu přímé připojení k mikroprocesoru pomocí rozhraní HyperTransport. Je známý jako H yper T ransport e X pansion ( HTX ). Pomocí obrácené instance stejného mechanického konektoru jako 16pásmový slot PCI-Express (plus konektor x1 pro napájecí piny) umožňuje HTX vývoj zásuvných karet, které podporují přímý přístup k CPU a DMA do systémové paměti RAM . Počáteční karta pro tento slot byla QLogic InfiniPath InfiniBand HCA. IBM a HP mimo jiné vydaly systémy kompatibilní s HTX.

Původní standard HTX je omezen na 16 bitů a 800 MHz.

V srpnu 2008 společnost HyperTransport Consortium vydala HTX3, který rozšiřuje taktovací frekvenci HTX na 2,6 GHz (5,2 GT/s, 10,7 GTi, 5,2 reálného datového toku 5,2 GHz, rychlost úprav 3 MT/s) a zachovává zpětnou kompatibilitu.

Testování

Testovací konektor „DUT“ je definován tak, aby umožňoval standardizované propojení funkčního testovacího systému.

Implementace

  • CPU PMC-Sierra RM9000X2 MIPS
  • Napájení Mac G5
  • Procesory vláken Raza
  • SiByte MIPS CPU od společnosti Broadcom
  • CPU Transmeta TM8000 Efficeon
  • Čipové sady VIA řady K8

    • Specifikace frekvence


    Verze HyperTransport    		 Rok Max. HT frekvence Max. šířka odkazu Max. celková šířka pásma (GB/s)
    obousměrné 16bitové jednosměrné 32bitové jednosměrné*
    1,0 2001 800 MHz 32bitové 12.8 3.2 6.4
    1.1 2002 800 MHz 32bitové 12.8 3.2 6.4
    2.0 2004 1,4 GHz 32bitové 22.4 5.6 11.2
    3,0 2006 2,6 GHz 32bitové 41,6 10.4 20.8
    3.1 2008 3,2 GHz 32bitové 51.2 12.8 25.6

    * Řady AMD Athlon 64 , Athlon 64 FX, Athlon 64 X2 , Athlon X2, Athlon II , Phenom, Phenom II , Sempron , Turion a později používají jeden 16bitový odkaz HyperTransport. AMD Athlon 64 FX ( 1207 ), Opteron používají až tři 16bitové odkazy HyperTransport. Běžné taktovací frekvence těchto procesorových linek jsou 800 MHz až 1 GHz (starší systémy s jednou a více paticemi na linkách 754/939/940) a 1,6 GHz až 2,0 GHz (novější systémy s jednou paticí na linkách AM2+/AM3 - většina novějších procesorů využívajících 2,0 GHz). Přestože samotný HyperTransport je schopen 32bitových vazeb šířky, tuto šířku momentálně nevyužívají žádné procesory AMD. Některé čipové sady však nevyužívají ani 16bitovou šířku používanou procesory. Mezi ně patří Nvidia nForce3 150, nForce3 Pro 150 a ULi M1689-které používají 16bitové downstream propojení HyperTransport, ale omezují upstream odkaz HyperTransport na 8 bitů.

    název

    Tam byl nějaký zmatek marketing mezi užíváním HT s odkazem na H yper T ransport a pozdější využití HT se odkazovat na Intel ‚s Hyper-Threading funkci na nějakém Pentium 4 na bázi a novější Nehalem a Westmere bázi Intel Core mikroprocesory . Hyper-Threading je oficiálně známý jako H yper- T hreading T echnology ( HTT ) nebo HT Technology . Kvůli tomuto potenciálu pro záměnu používá konsorcium HyperTransport vždy napsaný formulář: „HyperTransport“.

    Nekonečná tkanina

    Infinity Fabric (IF) je nadmnožinou HyperTransportu, který společnost AMD oznámila v roce 2016 jako propojení svých GPU a CPU. Je také použitelný jako interchip interconnect pro komunikaci mezi CPU a GPU (pro Heterogeneous System Architecture ), uspořádání známé jako Infinity Architecture . Společnost uvedla, že Infinity Fabric se bude škálovat od 30 GB/s do 512 GB/s a bude použit v procesorech na bázi Zen a GPU Vega, které byly následně vydány v roce 2017.

    Na procesorech Zen a Zen+ jsou datová propojení „SDF“ provozována na stejné frekvenci jako paměťové hodiny DRAM (MEMCLK), což bylo rozhodnutí o odstranění latence způsobené různými rychlostmi hodin. Výsledkem je, že díky použití rychlejšího modulu RAM je celá sběrnice rychlejší. Vazby jsou 32bitové široké, jako v HT, ale 8 přenosů se provádí za cyklus (128bitové pakety) ve srovnání s původním 2. Elektrické změny jsou provedeny pro vyšší energetickou účinnost. U procesorů Zen 2 a Zen 3 je sběrnice IF na samostatných hodinách, buď v poměru 1: 1 nebo 2: 1 k hodinám DRAM, kvůli raným problémům Zen s vysokorychlostní pamětí DRAM ovlivňující rychlost IF, a tedy i systému stabilita. Šířka autobusu se také zdvojnásobila.

    Viz také

    Reference

    externí odkazy