Обзор шины

HyperTransport.

Front Side Bus (FSB) — шина, обеспечивающая соединение между x86-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами.

Как правило, современный персональный компьютер на базе x86-совместимого микропроцессора устроен следующим образом: микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру, который обычно называют «северным мостом» (Northbridge).

Системный контроллер имеет в своём составе:

- контроллер ОЗУ (в некоторых современных персональных компьютерах, например Intel LGA1156, LGA2011 - контроллер ОЗУ встроен в микропроцессор),

- а также контроллеры шин (вторичные шины), к которым подключаются периферийные устройства.

Каждая из вторичных шин работает на своей частоте (которая может быть как выше, так и ниже частоты FSB). Иногда частота вторичной шины является производной от частоты FSB, иногда задаётся независимо.

Частоты, на которых работают центральный процессор и FSB, имеют общую опорную частоту и, в конечном счете, определяются исходя из их коэффициентов умножения:

частота устройства = опорная частота * коэффициент умножения.

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB, на современных персональных компьютерах частоты FSB и шины памяти могут различаться. Поскольку процессор работает с памятью через FSB, то производительность FSB является одним из важнейших параметров такой системы.

Современные процессоры имеют встроенный контроллер памяти, поэтому в них очень слабая зависимость производительности процессора от FSB.

Существуют системы, преимущественно старые, где FSB и периферийные шины ISA, PCI, AGP имеют общую опорную частоту, и попытка изменения частоты FSB не посредством её коэффициента умножения, а посредством изменения опорной частоты, приведет к изменению частот периферийных шин, и даже внешних интерфейсов, таких как Parallel ATA.

На других системах, преимущественно новых, частоты периферийных шин не зависят от частоты FSB.

В новейших системах с высокой интеграцией функций в ЦП контроллеры памяти и периферийных шин могут быть встроены в процессор, и сама FSB в таких процессорах отсутствует принципиально. К таким системам можно отнести платформы Intel LGA1156 и LGA2011.

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

Для разработки и продвижения данной шины был образован консорциум HyperTransport Technology. Технология используется компаниями:

· AMD и Transmeta в x86-процессорах;

· PMC-Sierra, Broadcom и Raza Microelectronics — в процессорах MIPS;

· nVidia, VIA, SiS, ULi/ALi, AMD, Apple Computer и HP — в наборах системной логики для ПК;

· HP, Sun Microsystems, IBM и iWill — в серверах;

· Cray, Newisys и PathScale — в суперкомпьютерах,

· компанией Cisco Systems — в маршрутизаторах.

HyperTransport работает на частотах от 200 МГц до 3,2 ГГц (у шины PCI — 33 и 66 МГц). Кроме того, она использует DDR, что означает, что данные посылаются как по фронту так и по срезу сигнала синхронизации, что позволяет осуществлять до 5200 миллионов посылок в секунду при частоте сигнала синхронизации 2,6 ГГц; частота сигнала синхронизации настраивается автоматически.

HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины, от 2-х до 32 бит. Полноразмерная, полноскоростная, 32-битная шина в двунаправленном режиме способна обеспечить пропускную способность до 41 600 Мбайт/с = 2 (DDR) × 2 × 32/8 (байт) × 2600 (МГц) (максимум в одном направлении — 20 800 Мбайт/с), являясь, таким образом, самой быстрой шиной среди себе подобных.

Шина может быть использована как в подсистемах с высокими требованиями к пропускной способности (оперативная память и ЦПУ), так и в подсистемах с низкими требованиями (периферийные устройства). Данная технология также способна обеспечить низкие задержки для других применений в других подсистемах.

Шина HyperTransport основана на передаче пакетов. Каждый пакет состоит из 32-разрядных слов, вне зависимости от физической ширины шины (количества информационных линий). Первое слово в пакете — всегда управляющее слово. Если пакет содержит адрес, то последние 8 бит управляющего слова сцеплены со следующим 32-битным словом, в результате образуя 40-битный адрес. Шина поддерживает 64-разрядную адресацию — в этом случае пакет начинается со специального 32 разрядного управляющего слова, указывающего на 64 разрядную адресацию, и содержащего разряды адреса с 40 по 63 (разряды адреса нумеруются начиная с 0). Остальные 32-битные слова пакета содержат непосредственно передаваемые данные. Данные всегда передаются 32-битными словами, вне зависимости от их реальной длины (например, в ответ на запрос на чтение одного байта по шине будет передан пакет, содержащий 32 бита данных и флагом-признаком того, что значимыми из этих 32 бит являются только 8).

Пакеты HyperTransport передаются по шине последовательно. Увеличение пропускной способности влечёт за собой увеличение ширины шины. HyperTransport может использоваться для передачи служебных сообщений системы, для передачи прерываний, для конфигурирования устройств, подключённых к шине и для передачи данных.

Операция записи на шине бывает двух видов — posted и non-posted. Posted-операция записи заключается в передаче единственного пакета, содержащего адрес, по которому необходимо произвести запись, и данные. Эта операция обычно используется для обмена данными с высокоскоростными устройствами, например, для DMA-передачи. Non-posted операция записи состоит из посылки двух пакетов: устройство, инициирующее операцию записи посылает устройству-адресату пакет, содержащий адрес и данные. Устройство-адресат, получив такой пакет, проводит операцию записи и отсылает устройству-инициатору пакет, содержащий информацию о том, успешно ли произведена запись. Таким образом, posted-запись позволяет получить максимальную скорость передачи данных (нет затрат на пересылку пакета-подтверждения), а non-posted-запись позволяет обеспечить надёжную передачу данных (приход пакета-подтверждения гарантирует, что данные дошли до адресата).

Шина HyperTransport поддерживает технологии энергосбережения, а именно ACPI. Это значит, что при изменении состояния процессора (C-state) на энергосберегающее, изменяется также и состояние устройств (D-state). Например, при отключении процессора жёсткие диски также отключаются.

Электрический интерфейс HyperTransport/LDT — низковольтные дифференциальные сигналы, с напряжением 1,2 В.

3.3.2. Версии шины:

Версия	Год	максимальная частота	максимальная ширина	пиковая пропускная способность (в оба направления)
1.0		800 МГц	32 бит	12,8 Гбайт/c
1.1		800 МГц	32 бит	12,8 Гбайт/c
2.0		1,4 ГГц	32 бит	22,4 Гбайт/c
3.0		2,6 ГГц	32 бит	41,6 Гбайт/c
3.1		3,2 ГГц	32 бит	51,6 Гбайт/c

Дата добавления: 2014-01-15