Физический уровень

На схемотехническом уровне разводка НТ выглядит очень просто - в чем-то даже проще, нежели у PCI Express. Предусмотрены только соединения точка-точка, двунаправленные (одно направление на прием, другое на передачу), используется низковольтная дифференциальная сигнальная пара (напряжение высокого и низкого уровней +1,7 В и –0,3 В, импеданс [полное сопротивление] 100 Ом, терминаторы шины встроены в кристаллы контроллеров). Возможно использование 2, 4, 8, 16 или 32 линий на каждое направление (каждая линия - два проводника), причем "ширина" направлений, в отличие от PCI Express, не обязана быть одинаковой (например, разрешается использовать 2 линии на прием и 32 на передачу, см. рис. 3).

Данные передаются по традиционной схеме DDR - есть дополнительные линии для тактового сигнала, передача данных синхронизируется по началу и окончанию каждого тактового импульса (то есть за такт данные передаются дважды). Передача и прием данных в НТ тактируются независимо, причем если ширина направления превышает 8 бит, то тактирующих линий больше одной - каждые 8 бит тактируются отдельной линией.³ Питание предусмотрено только для нужд самой шины - это линия +2,5 В, все остальное устройство HyperTransport должно питаться от внешнего источника. Для наглядности на рис. 3 показан пример структуры шины HT.

"Базовая" тактовая частота шины HT - 200 МГц (то есть частота передачи данных - 400 МГц). Это минимально возможная частота функционирования шины, она определяет и минимальную пропускную способность HT-линка: 2 бита (минимальная ширина направления) x 200 МГц (минимальная частота) x 2 (DDR) = 100 Мбайт/с. В отличие от PCI Express, где 20% от этой величины "съедает" кодирование "8/10", это "честные" 100 Мбайт/с, то есть теоретически все они доступны устройству (пакетирование, конечно, снизит реальную пропускную способность). Все последующие тактовые частоты определяются как кратные данной - 400 МГц, 600 МГц, 800 МГц (HyperTransport 1.0–1.1), 1000 МГц (последние ревизии HT 1.x и HT 2.0), 1200 и 1400 МГц (HT 2.0); см. табл. 1.

Из таблицы, например, видно, что даже на минимальной разводке (2+2 бита, 21 проводник, 400 Мбайт/с) 800-мегагерцовая HT давно позволяет получить производительность вдвое большую, чем PCI Express x1 (1+1 бит, 36 разъемов в слоте, 250 Мбайт/с). Производительность "старших" решений HT (32 бита) соответствует по скорости двухканальной памяти DDR400; следующий шаг дает производительность двух каналов DDR500, а HT 2.0 в принципе вполне достаточен для передачи данных от двухканальной памяти DDR2-800). Столь широкого спектра скоростей за глаза хватает для любых применений - от простейших до сверхпроизводительных. Неудивительно, что HT получил широчайшую поддержку в тех областях, где производительность критична (см. врезку в конце статьи) - эта шина с успехом используется помимо AMD Athlon 64/Opteron еще и в новейших процессорах Apple G5 (IBM) и сопутствующих чипсетах, в процессорах Transmeta, в разнообразных сетевых устройствах (Cisco, Broadcom), в чипсетах Nvidia и ALi/ULi.⁴

В принципе технология могла бы с легкостью занять место PCI Express. Этому мешает только неудобство протоколов передачи, которые, вообще говоря, можно было бы и перекрыть вышележащими протоколами, - но Intel предложила свою, совершенно иную альтернативу, а на разработку собственной шины общего назначения (3GIO) на базе HT у AMD, видимо, не хватило ресурсов.

Один из классических примеров реализации шины НТ - в процессорах AMD семейства K8 (Athlon 64/Opteron). Сегодняшние ревизии этих процессоров поддерживают от одного до трех линков HT в физической конфигурации 16x16 (16 бит в каждую сторону), частота до 800 МГц (максимальная пропускная способность каждого линка HT у этих процессоров - до 3,2 Гбайт/с). В процессорах Athlon 64 и Opteron серии 1xx - один линк HT, он задействуется на подключение периферии к процессору (рис. 2). Для построения полноценных многопроцессорных систем требуется еще хотя бы один линк HT для подключения других процессоров - и он появляется в процессорах Opteron серии 2xx (два линка) и 8xx (три линка). В общем-то, даже на Opteron 2xx можно было бы (соединяя их в длинную цепочку) строить многопроцессорные системы (рис. 2), но на практике это невыгодно - большое "расстояние" между крайними процессорами и фактически единственная шина HT на всех не способствуют высокой производительности такой системы. Поэтому "2xx" предназначаются лишь для построения двухпроцессорных систем. В серии 8xx трех линков вполне достаточно для создания сложных, сильно связанных топологий ("разорванный куб", например, где восемь процессоров логически располагаются в вершинах куба, а линки HT - ребра этого куба, причем одно из ребер разорвано, и два высвободившихся линка задействованы для подключения периферии). В ближайших ревизиях появится поддержка HT с частотой 1,0 ГГц.

Дата добавления: 2015-07-15