Hypertransport magistralė

1. Įvadas

Kaip tikro gyvenimo kopija, magistralės kompiuteriuose yra viena

labiausiai ignoruojama technologija, kai taip neturėtu būti. Pavyzdžiui

žmonės perka Ferarri tam kad nuvažiuotu iki vietinio prekybos centro, ši

situacija gali būti taikoma ir kompiuteriu pasaulyje. Tu gali turėti

greičiausią procesorių pasaulyje, kuris gali apdoroti daugiau duomenų nei

bet kuris procesorius buvęs prieš tai, bet jei infrastruktūra negali

susidoroti tada tu papuolei į Ferrari situaciją – daug galios ir

nepakankamai kelio ją panaudoti. Platesnės ir greitesnės magistralės galėtu

būti išeitis, bet lengva kalbėti, nes bet tokio sprendimo įgivendinimas

veda prie daugybę faktorių, kurie yra svarstomi pavyzdžiui tokie kaip

ekonomiškumas, ir produkcijos suderinamumas. Hypertransport konsorciumas

turi pasvarstyti šiuos faktorius prieš gaminant technologiją kuri bus

neatskiriama dalis Athlon 64 procesoriaus

2. Apie magistrales

Kompiuterių magistralės gali būti palyginamos su įprasta kelių

sistema. Jų plotis turi įtakos duomenų kiekiui kurį gali perduoti vienu

metu, panašiai kaip juostos magistalėje. Liūdna bet kaip ir tikrame

gyvenime, niekada neužtenka juostų ir šios problemos sprendimas naujų

juostų gamybos keliu, ar didinant magistralės dažnių plotį yra ne visada

išeitis. Dažnių juostos plotis yra laiko kiekis duotas perduoti kažkokį

duomenų kiekį per vieną operaciją ar laikrodžio ciklą ir jis atvirkščiai

proporcingas laikui. Duomenų greitis kinta, pavyzdžiui Interneto ryšio

greitis gali būti 100 MB/sec, kai duomenų greitis tarp 875P šiaurinio tilto

kontrolerio ir RAM’o yra 6,6 GB/sec.

Dažniausiai magistralės susideda iš dviejų laidų rinkinių

(dažniausiai vadinamų linijomis). Vienas rinkinys vadinamas kontrolinemis

linijomis, kitas siunčia duomenis. Konrolinės linijos nešioja komandas,

tokias kaip skaitymo užklausa, atpažinimo ir nurodymai kokio tipo duomenys

yra siunčiami. Duomenų linijos perneša duomenis. Hypertransportas, vis

dėlto, nenaudoja dviejų linijų, vietoj to jis naudoja supakuotus duomenis

(paketus), tai reiškia kad visi konroliavimo komandos ir duomenys keliauja

tuo pačiu laidų rinkiniu.

Magistralės skirstomos į dvi principines grupes, sinchronines ir

asinchronines. Skirtumas tarp šių dviejų magistralių grupių yar svarbus,

todėl kad skiriasi pagrindinis sistemos našumo rodiklis, jų dažnis

priklauso nuo pasirinkimo ar tai sinchroninė, ar asinchroninė magistralė.

Pati svarbiausia kompiuterio magistralė yra sinchroninė, kuri yra susieta

su dažniu. To dažnio dydis yra givybiškai svarbus magistralės našumui,

kadangi siuntimai gali vykti tik suderinti su dažniu.

Gal jūs jau priėjote išvados, kad jei magistralė yra plati ir dirba

sichronizuotai su didelių dažniu, tai jūs jau turite puikią magistralę

Athlon 64 procesoriui? Tiesa, bet įgyvendinti šias idėjas yra labai sunku

ir turi būti priimti kompromisai, kad produktas būtu priimtinas savo kaina

ir gamybos iyvendinamumu, suderinamumu. Kaip daugelyje dalykų kompiuterių

pasaulyje, daugelis žino kaip gaminti gerą produktą, bet tai darydami jie

pakeknkia sau. Taigi tada jie priima kompromisus, apkarpo kampus, kad gautų

produktą kuris būtų pelningas ir funkcionalus. Hypertransportas daro tai

daugybę būdų kurių rezultatas greita ir lengvai įgivendinama magistralė.

3. Kas yra Hypertransport

Hypertranport technologija ((HT) anksčiau žinoma kaip žaibiška duomenų

perdavimo (Lightning data transport – LTD) yra dvikryptė

nuosekli/lygiagreti didelio greičio, mažo vėlinimo kompiuterio duomenų

magistralė. Ši technologija turi savo Hyper transporto konsorciumą kuris

atsakingas už jos tobulinimą ir vystymą.

Iš pradžių tai buvo būdas konvertuoti Intel procesorių I/O

instrukcijas, ryšio linijos aktyvumą, ir duomenų paketus į sudėtinius

komandų paketus, instrukcijas, ir duomenis kad persiūsti tuos paketus į

gaunančios magistralės sąsają, ir konvertuoti viską atgal į standartinį

Intelio formatą, su labai mažais nuostoliais. Ši atkurta kombinacija yra

jungiama prie kai kurių I/O portų loginės konstrukcijos arba Intelio PCI

magistralės formato tolimesniam naudojimui. Nepamirškime PCI magistralės

AGP varianto, kuris yra taip pat palaikomas.

Pagal savo konstrukciją Hypertransport išlaiko nepaprasta panašumą

klasikinėms Intelio sąsajos struktūros idėjoms. Intel procesoriai rašo

duoemenis “kažkur” pagal pirmą esančią adreso informaciją (apgaudinėja su

valdymo grandinėmis) esančią sąsajoje ir tada sąsajoje esantys duomenys

(didesnis apgaudinėjimas) todėl sudėtinės sąsajos magistralės turinys yra

padalinamas į atskirus adresų ir duomenų blokus viduje pririšto buferio,

prijungto ten taip pat. Dauguma atvejų I/O portai, įskaitant vaizdo kortos

sąsają – veikia taip pat kaip Hypertransport magistralė. Video 1,2,4 ar

kitokio pločio atminties blokai, kurie parodo buferio sąsają su video

posisteme, yra fed komandomis, adresais, ir duomenimis. Taigi galima sakyti

kad Hypertransportas atsirado iš klasikinio Intelio sąsajos. Jus galite

pamatyti kodėl atidžiai suprojektuota magistralė, kuri atkartoja Intelio

magistarlės loginę algseną, gali būti labai efektyvi. Paketų generavimas

gali būti vykdomas kol kiekvienas žingsnis porcese yra atliekamas.

4. Hypertransport magistralė

Hyperttransport yra apibrėžiamas kaip pora dvikrypčių kelių,

kiekvienas prasideta su jungties siuntimu ir baigiasi su jungties gavimu.

Hypertransprot technologija palaiko automatiškai nustatoma greičio

magistralę kurios plotis gali būti nuo 2-bitų (dvikryptė nuosekli, po 1

bitą abiejomis kryptimis) iki 32-bitų (16 abiejomis krytimis).

✓ Hypertransport technologijos magistralės naudoja dvi nevienakryptes,

taškas į tašką linijas

➢ Linijos gali būti 2, 4, 8, 16 ar 32 bitų pločio kiekviena kryptimi

➢ Hypertransport linijos palaiko laidumą nuo 1,6 GB/sec kai greitis 800

MHz

▪ Pvz. 4 bitai duoda 1,6 GB/sec laidumą kiekviena kryptimi.

▪ Pvz. 8 bitai duoda 3,2 GB/sec laidumą kiekviena kryptimi.

▪ .

▪ Pvz. 16 bitai duoda 6,4 GB/sec laidumą kiekviena kryptimi.

▪ Pvz. 32 bitai duoda 12,8 GB/sec laidumą kiekviena kryptimi.

✓ Paketai yra sudaryti iš 4 bitų.

✓ Komandos, adresai ir duomenys kelaiuja tomis pačiomis linijomis.

Hypertransport greitis nuo 200-1400 MHz (palyginkite su PCI kurios

greitis 33 arba 66 MHz). Ji taip pat yra DDR (Double Date Rate) magistralė,

tai reškia kad ji siunčia duomenis kylančia ir krintančia linijomis 1400

MHz greičiu. Tai leidžia pasiekti maksimalų 2800 Mhz greitį. Dažnis yra

sureguliuojamas automatškai. Taigi pilnai apkrauta ir veikianti visu

greičiu 32-bitų magistralė gali pasiekti 22440 MB/sec perdavimo greitį,

kuris yra žymiai didesnis nei dabar egzistuojantys standartai

Kai projektuojama magistralė, jos suderinamumas yra vienas svarbiausių

faktorių jos gyvenimo trukmei. Hyperttransport magistralėgali keisti abu

parametrus, tai dažnis ir plotis. Kaip minėta jos plotis gali būti 2,4,8,16

ar 32 kartu su galimybe sudaryti tokią Hypertransport sistemą, kur

pagrindinė dalis veikia sakykim 400 MHz, o kitos 800 MHz. Įvairių pločių

magistalės gali būti maišomos tarpusavyje bendram taikymui, kas leidžia

turėti greitą magistralę tarp pagrindinės atminties ir procesoriaus, ir

mažesnio greičio magistralę tarp periferinių įrenginių. Ši technologija

turi žymiai mažesnį vėlinimą nei kiti technologiniai sprendimai. Tai galima

padaryti be irenginių bei tvarkyklių kuriuos palaikytų integruoti

kontroleriai. Hypertransportas gali palaikyti 32 įrenginius ir gali būti

iki 75 centimetrų ilgio.

Taigi galime palyginti su kita populiaria magistrale, sakykim PCI. Ji

buvo labai populiari seniau, ir dabar jau laikoma pasenus. Nepaisant to

dažniausiai ji veikia 33 MHz o jos plotis 32 bitai. Tai visas magistralės

greitis, naudojant tą pačią formulę kaip ir viršuje, išskyrus dauginimą iš

dviejų dėl to kad nepalaiko DDR, bus 132 MB/sec. Pati siauriausia

Hypertransport magistralė Athlohn 64 sistemoje yra 2 bitų ir veikia 800 MHz

greičiu, taigi rezultate gauname 400 MB/sec, ir ji yra tris kartus

greitesnė už PCI magistralę.

5. Hypertransport paketai

Magistralėje duomenys keliauja paketais. Hypertransport technologijos

pagrindas paketai, kur kiekvienas paketas visada susideda iš

serijos 32-

bitų žodžių, nepaisant fizinio magistralės pločio. Pirmasis žodis pakete

visada būna komandinis žodis. Jei paketas turi adresą, tai paskutiniai 8

bitai komandinio žodžio yra sujungiami su sekančiu žodžiu kad gauti 40-bitų

adresą. Likę 32-bitų žodžiai pakete yra duomenys. Siunčiant jie yra visada

išpučiami iki 32-bitų sudėties, nepaisant jų tikro ilgio. Hypestransport

revizija 1.05 turi savybę leidžiančią idėti iš anksto apgalvotą papildomą

32-bitų kontrolinį paketą kai 64-bitų adresavimas reikalingas.

Hypertransporto paketai išsiunčiami į magistralę segmentais žinomais

kaip bitų laikai. Kiek bitų laukų galime išsiūsti priklauso nuo magistralės

pločio. Hypertransport magistralę galima naudoti generuojant sistemos

valdymo žinutes, pertraukties signalus, sprendžiant porblemas su gretimais

irenginiais ar procesoriais, ir pagrinde I/O ir duomenų operacijas.

Paprastai yra dvi skirtingos rašymo operacijų rūšys kuriosgali būti

naudojamos posted ir non-posted. Posted rašymai yra tokie kurie

nereikalauja atsakymo iš gavėjo. Tai dažniausiai naudojama didelio greičio

įrenginuose tokiuose kaip UMA srautams arba DMA siuntimams. Non-posted

rašymai reikalauja atsakymo iš gavėjo, kad rašymas baigtas. Skaitymai

reikalauja iš gavėjo sugeneruoti skaitymo atsakymą.

6. Hypertransport tuneliai

Anksčiau mes nagrinėjome Hypertransport magistralės našumą ir lyginome

ją su PCI mmagistrale. Nors jei ir aišku kuri greitesnė, AMD ir kiti

Hypertransporto konsorciumo nariai žino kad jie negali iš karto pakeisti

magistralės, kuri buvo populiari visą dešimtmetį, todėl kad atitolę nuo

technologijų vartotojai tik sulėtins Hypertransporto ir technologijų kurios

jas naudoja, pvz. Athlon 64, plėtimąsi. Todėl Hypertransport turi pilną

programinės įrangos suderinamumą su PCI magistrale ir naudoja tunelius kad

galima būti suderintai su kitomis populiariomis magistralėmis, tokiomis

kaip AGP, PCI-X ir Gygabyte Ethernet ir daugeli kitų.Tuneliai yra angos

įdiegtos kad perduotų patį kelią. Manau kad MIDI sąsaja, kuri yra labai

sena, bet panašios konstrukcijos.

Hypertransportas nedaro jokios įtakos kodo vykdymui procesoriuje ir

portams kurie gražina duoimenis, komandas, pertrauktis pavyzdžiui udma

kontroleriams viduje IDE ar SCSI kietųjų diskų kontrolerių. Beveik

kiekviena posistemė veikia tokiu būdu – su verta dėmesio išimtimi garsiojo

IBM EGA vaizdo adapterio.

7. Energijos taupymas

Hypertranspor technologija labai palengvina energijos taupymą,

kadangi ji lengvai palaiko C-būsenos specifines žinutes įvairioms

architektūroms. Energijos taupymo žinutės yra perduodamos per sistemos

valdymo paketus. Specifinėms C-būsenos žinutėms Hypertransport

specifikacija leidžia naudoti signalus tokius kaip HTStop signalą. Tai

leidžia Hypertransport kontroleriams atjungti įrenginius Hypertransport

grandinėje kai procesorius įeina į C3/C4 miego būseną, ar į kitą būseną

kuri reikalauja magistralės atjungimo. Šie signalai dažniausiai

kontroliuojami įrenginio Hypertransport grandinėje kuris yra atsakingas už

C-būsenos inicijavimą .

Hypertransport naudoja diferiancialinį signalizavimą, metodą kuris

pagal apibrėžimą reikalauja dviejų linijų. Kiekvieno signalo rezultatas yra

skirtumas tarp signalų kievienoje linijoje. Žemo įtampos diferencialo

siglalizavimas (Low Voltage Differential Signalling arba LVDS) tai nėra

nauja technologija, ji jau buvo naudojama SCSI magistralėse daugelį metų.

Hypertransporto schema naudoja įrodytą magistralių konstrukcijos

technologiją – žemas įtampos diferencialas signalizuojamas į mažo

pasipriešinimo fizines linijas. MMagistralės sąsaja gali būti konvertuota į

optinio pluošto liniją, pridedant paprastas logines konstrukcijas,

leidžiančias duomenų judėjimą per labai triukšmingas arba neapsaugotas

vietas labai dideliame narve ar net atskirose dėžėse.

Privalumai susiję su LVDS yra daugiausia patikimumas o ne našumas,

singnalų šokinėjimo rizika, trukdžiai viskas buvo pašalinta.

Hypertransportas naudoja naujesnę versiją šio signalizavimo, kuris naudoja

žemesnę įtampą todėl, kad ateityje aprūpintų palaikymą branduolio ir

procesoriaus įtampos mažėjančioms rekšmėms, kas užtikrina mažesnius

elektros energijos reikalavimus, ir mažesnę kainą, kas yra labai svarbu

paslankioje rinkoje. AMD mano kad Hypertransport technologija bus populiari

ateinančius 7 – 10 metų.

8. Hypertransport taikymas

Hypertransportas nėra technologija kuri buvo išrasta AMD kompanijos,

kad naudoti su naujais Opteron ar Athlon 64 procesoriais. Hypertransporto

konsorciumas, kur AMD yra narys, plėtoja šią magistralę, kurią galima

suderinti su daugybę įdiegiamų įrenginių ir tinklo prietaisų tokių kaip

switcheriai ir routeriai. Hypertransportas jau buvo naudojamas Opteron

serveriuose, kurie buvo išleisti šešiais mėnesiais anksčiau nei pasirodė

Athlon64, ir parodė gerus rezultatus.

Ši technologija naudojama tokių kompanijų kaip AMD ir Transmeta x86

tipo procesoriuose, kompanijų PMC-Sierra ir Broadcom – MIPS

mikroprocesoriuose, NVIDIA, VIA, SiS, Uli/Ali ir AMD personalinių

kompiuterių chipsetuose, Apple Computers ir HP staliniuose ir nešiojamuose

kompiuteriose, HP, Sun, IBM ir lWill serveriuose, Cray superkompiuteriuose,

ir Cisco Systems routeriuose.

Bendrai ši technologija naudojama

o Routeriuose

o Tinklo šakotuvuose

o Tinklo skirstytuvuose

o Serveriuose

o Darbo sstotims

o Staliniuose ir nešiojamuose kompiuteriuose

o Mobiliuose-rankiniuose įrenginiuose

o Žaidimų konsolėse

o Iterpiamuose sistemuose

9. Naujienos

HyperTransport 2.0 aprašo tris naujas duomenų magistrales: 2,0, 2,4 ir

2,8 mlrd. operacijų per sekundę, dirbant 1,0GHz ir 1,4GHz taktiniu dažniu

ir praleidimo sparta iki 24,4Gb/s(21,8Gb/s veikia pirmykštis standartas).

Palyginimui HyperTransport 1.0 dirbo 800MHz taktiniu dažniu. Duomenų

magistralės 2.0 versijos plotis liko nepakeistas. Kaip ir visuomet duomenų

magistralėje yra: 2-, 4-, 8-, 16- ir 32-bitų plotis. Apie elektroninius

duomenų magistralės pakeitimus kol kas yra žinoma labai mažai. Tačiau

informacijos šaltiniai praneša, kad įvyko mažareikšmiški pasikeitimai. Taip

pat yra žinoma, kad duomenų magistralė 2.0 gali palaikyti PCI Express

duomenų magistralės host-controller, tai turėtu suteikti naujam standartui

daugiau lankstumo. Numatoma, kad HyperTransport 2.0 turėtų pasirodyti 2004

metais antroje pusėje.

AMD Athlon 64FX ir Athlon 64 su Socket 939, taip pat palaikantys jų

čipsėtus, kovo pabaigoje pereis prie HyperTransport 1GHz duomenų

magistralės. Informacijos laidumas iki 8GB/s. Buvusio varianto laidumas

siekė iki 6.4GB/s. Sprendimas pereiti prie daug greitesnės duomenų

magistralės siejama su būtiniu didesnės sparčios grafinės duomenų

magistralės PCI Express x16 palaikymu. HyperTransport 2.0 specifikacijoje

yra pažymėtas PCI Express x16 suderinimas

10. Išvados

Pagrindinis Hypertransport magistralės principas labai paprastas. Mes

turime šeiminika, kuris Athlon 64 atveju yra pats procesorius, pačią ir bet

kokį I/O kanalą, pavyzdžiui PCI.

Naudodami siaurą bet didelio greičio magistralę mes pastebėjome

privalumus, tokius kaip lengvas maršrutizavimas, nedidelis enregijos

sunaudojimas, lengvas suderinamumas. Dabar turbūt svarbiausia AMD problema

yra ta, kad pagrindinių plokščių gamintojai turėtu parengę naujas plokštes,

kurios palikytų naują procesorių, kai tik jis išeis. Ir atrodo kad

populiariųjų pagrindinių plokščių gamintojai tam pasiruošę.

Hypertransportas yra universalus įrankis, leidžiantis kitoms magistralėms,

tokioms kaip PCI, PCI-X, būti prijungtos per tunelius.

Pagrindinis technologinis skirtumas tarp Operton ir Athlon 64

prcesorių yra skaičius aktyvių Hypertransporto linijų kurios yra

naudojamos. Operton sitema turi tris linijas, kurios yra 16 bitų pločio

kiekviena ir leidžiančios multiprocesoriaus konfiguraciją. Athlon 64

sistema turi tik vieną kuri nepaliko multiprocesoriaus konfiguracijos.

Athlon 64 irHypertransprt sistemos turi keletą benbrų dalykų. Abi yra

numatytos žemoms įdiegimo kainoms, palaiko atsilikusias technologijas ir

aprūpintos greičiu ir suderinamumu. Galima sakyti kad jos sukurtos viena

kitai.

Turinys

1. Įvadas 1

2. Apie magistrales 1

3. Kas yra Hypertransport 1

4. Hypertransport magistralė 2

5. Hypertransport paketai 3

6. Hypertransport tuneliai 4

7. Energijos taupymas 5

8. Hypertransport taikymas 5

9. Naujienos 6

10. Išvados 6

———————–

[pic]

[pic]

[pic]