Частота hypertransport на что влияет
Современные внутренние шины – смена приоритетов!
Среди наиболее динамично развивающихся областей компьютерной техники стоит отметить сферу технологий передачи данных: в отличие от сферы вычислений, где наблюдается продолжительное и устойчивое развитие параллельных архитектур, в «шинной» 1 сфере, как среди внутренних, так и среди периферийных шин, наблюдается тенденция перехода от синхронных параллельных шин к высокочастотным последовательным. (Заметьте, «последовательные» – не обязательно значит «однобитные», здесь возможны и 2, и 8, и 32 бит ширины при сохранении присущей последовательным шинам пакетной передачи данных, то есть в пакете импульсов данные, адрес, CRC и другая служебная информация разделены на логическом уровне 2 ).
1 Компьютерная шина (магистраль передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера) – совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определённые электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины отличаются разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя, интерфейсная).
Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также могут использовать мультиплексирование (передачу адреса и данных по одним и тем же линиям) и различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).
2 Основным отличием параллельных шин от последовательных является сам способ передачи данных. В параллельных шинах понятие «ширина шины» соответствует её разрядности – количеству сигнальных линий, или, другими словами, количеству одновременно передаваемых («выставляемых на шину») битов информации. Сигналом для старта и завершения цикла приёма/передачи данных служит внешний синхросигнал. В последовательных же каналах передачи используется одна сигнальная линия (возможно использование двух отдельных каналов для разделения потоков приёма-передачи). Соответственно, информационные биты здесь передаются последовательно. Данные для передачи через последовательную шину облекаются в пакеты (пакет – единица информации, передаваемая как целое между двумя устройствами), в которые, помимо собственно полезных данных, включается некоторое количество служебной информации: старт-биты, заголовки пакетов, синхросигналы, биты чётности или контрольные суммы, стоп-биты и т. п. Но в свете последних достижений в «железной» сфере компьютерной индустрии малое количество сигнальных линий и логически более сложный механизм передачи данных последовательных шин оборачиваются для них существенным преимуществом – возможностью практически безболезненного наращивания рабочих частот в таких пределах, каких никогда не достичь громоздким параллельным шинам с их высокочастотными проблемами ожидания доставки каждого бита к месту назначения. Проблема в том, что каждая линия такой шины имеет свою длину, свою паразитную ёмкость и индуктивность и, соответственно, своё время прохождения сигнала от источника к приёмнику, который вынужден выжидать дополнительное время для гарантии получения данных по всем линиям. Так, к примеру, каждый байт, передаваемый через линк шины PCIExpress, для увеличения помехозащищённости «раздувается» до 10 бит, что, однако, не мешает шине передавать до 0,25 ГБ за секунду по одной паре проводов. Да, ширина последовательной шины на самом деле является количеством одновременно задействованных отдельных последовательных каналов передачи.
Все эти нововведения и смена приоритетов преследуют в конечном итоге одну цель – повышение суммарного быстродействия системы, ибо не все существующие архитектурные решения способны эффективно масштабироваться. Несоответствие пропускной способности шин потребностям обслуживаемых ими устройств приводит к эффекту «бутылочного горлышка» и препятствует росту быстродействия даже при дальнейшем увеличении производительности вычислительных компонентов – процессора, оперативной памяти, видеосистемы и так далее.
Процессорная шина
3 Кстати, именно результирующей «учетверённой» частотой передачи данных (как и в случае с «удвоенной» передачей DDR-шины, где данные передаются дважды за такт) хвастаются производители и продавцы, умалчивая тот факт, что для многочисленных мелких запросов, где данные в большинстве своём умещаются в одну 64-байтную порцию (и, соответственно, не используются возможности DDR или QDR/QPB), на чтение/запись важнее именно частота тактирования.
В архитектуре же AMD64 (и её микроархитектуре K8), используемой компанией AMD в своих процессорах линеек Athlon 64/Sempron/Opteron, применён революционно новый подход к организации интерфейса центрального процессора – здесь имеет место наличие в самом процессоре нескольких отдельных шин. Одна (или две – в случае двухканального контроллера памяти) шина служит для непосредственной связи процессора с памятью, а вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются высокоскоростные шины HyperTransport. Преимуществом данной схемы является уменьшение задержек (латентности) при обращении процессора к оперативной памяти, ведь из пути следования данных по маршруту «процессор – ОЗУ» (и обратно) исключаются такие весьма загруженные элементы, как интерфейсная шина и контроллер северного моста.
Различия реализации классической архитектуры и АМD-K8
Различия реализации классической архитектуры и АМD-K8
Ещё одним довольно заметным отличием архитектуры К8 является отказ от асинхронности, то есть обеспечение синхронной работы процессорного ядра, ОЗУ и шины HyperTransport, частоты которых привязаны к «шине» тактового генератора (НТТ), которая в этом случае является опорной. Таким образом, для процессора архитектуры К8 частоты ядра и шины HyperTransport задаются множителями по отношению к НТТ, а частота шины памяти выставляется делителем от частоты ядра процессора 4
4 Пример: для системы на базе процессора Athlon 64-3000+ (1,8 ГГц) с установленной памятью DDR-333 стандартная частота ядра (1,8 ГГц) достигается умножением на 9 частоты НТТ, равной 200 МГц, стандартная частота шины HyperTransport (1 ГГц) – умножением НТТ на 5, а частота шины памяти (166 МГц) – делением частоты ядра на 11.
В классической же схеме с шиной FSB и контроллером памяти, вынесенным в северный мост, возможна (и используется) асинхронность шин FSB и ОЗУ, а опорной частотой для процессора выступает частота тактирования 5 (а не передачи данных) шины FSB, частота же тактирования шины памяти может задаваться отдельно. Из наиболее свежих чипсетов возможностью раздельного задания частот FSB и памяти обладает NVIDIA nForce 680i SLI, что делает его отличным выбором для тонкой настройки системы (разгона).
Шины передачи данных Arapahoe и HyperTransport
Общая производительность компьютера, не беря во внимание работу с жесткими дисками, зависит от трех компонент процессора, памяти и видеосистемы. Каждая из них в той или иной мере влияет на быстродействие в отдельных приложениях. Например, скорость работы с графическими данными зависит чаще всего от видеосистемы. Как же быть, если производительность этих трех компонент настолько велика, что системная шина, соединяющая их, не позволяет нарастить быстродействие системы в целом? Именно этот факт побуждает производителей к изменениям спецификации шины PCI и увеличению ее пропускной способности. Внутренняя шина компьютера на текущий момент является «бутылочным горлышком» при передаче данных между компонентами; именно она не позволяет наращивать производительность. В настоящее время полным ходом ведутся работы над новыми стандартами системных шин, для того чтобы через 2 года они могли быть реализованы в железе. Спецификации некоторых из них уже сейчас практически готовы, и в ближайшее время появятся продукты, реализующие их преимущества. Как вы уже наверно поняли, далее речь пойдет о технологиях Arapahoe и HyperTransport, призванных заменить системную шину PCI, которая медленно, но уверенно устаревает и перестает удовлетворять современным требованиям.
Задача увеличения пропускной способности PCI (Peripheral Component Interconnect) встала перед инженерами достаточно давно. Появление спецификации AGP это результат изменений в архитектуре, призванных увеличить производительность компьютера в целом за счет ускорения пересылки графических данных. В настоящий момент шина ISA практически закончила свое существование, передав свои функции шине PCI. Частично ее функции взяла на себя USB (Universal Serial Bus). Одна технология устаревает на смену ей приходит другая, и вполне возможно, что не одна, а сразу несколько.
Современная системная шина это не просто «проводочки», соединяющие отдельные устройства. Это прежде всего протокол, с помощью которого происходит обмен данными, и главная проблема состоит именно в разработке этого протокола. Увеличение тактовых частот процессоров, появление таких видов памяти как DDR RAM и Rambus с большой пропускной способностью накладывает свой отпечаток на работу компьютера. Шина перестает справляться с нагрузками, не позволяя наращивать производительность системы за счет увеличения скорости работы процессоров, видеокарт и памяти.
В настоящий момент мы являемся свидетелями изменения приоритетов в индустрии высоких технологий. После того как Intel и AMD оптимизировали свои CPU, они обратили внимание на то, что производительность компьютера можно увеличить еще и за счет оптимизации чипсетов. Следующей на очереди стала память, в результате чего были разработаны спецификации Rambus DRAM и DDR RAM (хотя разработки этих видов памяти велись сторонними фирмами, известно, какое влияние оказали Intel и AMD на их реализацию). Следующим же этапом этой гонки стала борьба за увеличение пропускной способности системной шины. А результатом ее станут, как можно предположить, не только денежные поступления, но и выигрыш в сражении между архитектурами.
Проблема увеличения пропускной способности системной шины затрагивает интересы многих фирм, но прежде всего производителей процессоров, памяти и видеочипов/видеокарт. Ранее решением проблем такого типа занималась неприбыльная организация PCI Special Interest Group (PCI SIG), в обязанности которой входила разработка, реализация и поддержка спецификации шины PCI. В настоящий момент на рынке образованы две группы, которые продвигают свои собственные стандарты. Первую, под названием HyperTransport Technology Consortium (HTTC), возглавляет AMD. Эта группа продвигает на рынок стандарт под названием HyperTransport. Вторая группа, возглавляемая Intel, имеет название Arapahoe Working Group. Стандарт Arapahoe, продвигаемый этой неприбыльной организацией, призван заменить шину PCI-X.
Табл. 1. Фирмы, входящие в группы поддержки стандартов Arapahoe и HyperTransport
Конкуренция между двумя полупроводниковыми гигантами с рынков процессоров и чипсетов перебросилась на рынок архитектур системных шин. В настоящий момент эти стандарты позиционируются на рынок как открытые, но за то время, которое пройдет до их реализации в железе, может многое измениться. Открытый стандарт может превратиться в закрытый, а это повлечет за собой лицензионные отчисления каждого производителя компонентов, который будет использовать этот стандарт. Поэтому вполне понятным становится желание ведущих производителей процессоров откусить лакомый кусочек от этого огромного денежного пирога. Ведь выгода от этого двойная: во-первых, это деньги, которые принесет спецификация в результате лицензионных соглашений, во-вторых оптимизация архитектуры шины под свои CPU позволит более жестко играть и на процессорном рынке. Однако проблем от такого разделения рынка может быть больше, чем преимуществ. «Arapahoe, продвигаемая на рынок Arapahoe Working Group, и HyperTransport, продвигаемая на рынок HTTC, могут привести к разделению архитектур рынка компьютеров», заявил Габриэль Сартори (Gabriele Sartori), президент HyperTransport Technology Consortium. Результаты такого разделения могут быть похлеще того, что мы получили в связи с различием между разъемами для процессоров от Intel и AMD.
Фактически, одновременное присутствие на рынке двух шин (причем весьма вероятно, что один отдельно взятый чипсет будет поддерживать либо одну, либо другую, но не обе вместе) может повлечь за собой переориентацию производителей компонентов на платформу только одного из двух производителей, с полным отказом от второго. И, к примеру, видеокарту от NVIDIA, ориентированную только на шину HyperTransport, нельзя будет использовать на платформе Intel или, вполне возможно, для ее корректной работы нужен будет переходник, что не только повысит цену компьютера, но и уменьшит производительность. Но не буду пугать читателя страшными прогнозами, для которых пока нет реальных оснований, так как о равноправной конкуренции этих архитектур говорить еще очень рано. Пожалуй, главным аргументом в борьбе шинных спецификаций является тот факт, что фирма AMD готова выпустить на рынок продукты, поддерживающие HyperTransport, в этом году. Intel же не готова к такому шагу, так как спецификация Arapahoe находится лишь на стадии разработки и сможет увидеть свет только в конце 2003 года. Но обо все по порядку. Хотя стандарты еще не реализованы, информации о них скопилось достаточно, чтобы попытаться сравнить их, что мы с вами и сделаем.
Arapahoe
По заявлению руководства Arapahoe SIG, технология позиционируется на рынок прежде всего как конкурент аналогичным по своим задачам архитектурам AMD (HyperTransport) и Motorola (RapidIO). Другими словами, Arapahoe не претендует на то, чтобы быть единственной шиной «для всего». Среди «претендентов на сожительство» Луис Барнс (Louis Burns), вице-президент и главный менеджер Intel’s Desktop Platforms Group, назвал InfiniBand, IEEE 1394b (FireWire), USB 2.0, Serial ATA и 1/10-Gb Ethernet.
Технология, призванная расширить возможности шины PCI, может и не увидеть свет из-за большой конкуренции на этом рынке. Не будем забывать, что до реализации этой шины в железе осталось еще 2 года, а конкуренты уже готовы выпустить на рынок свои продукты, которые даже сейчас будут лучше, чем планируемые Intel на срок через 2 года.
HyperTransport
В прошлом месяце фирма NVIDIA объявила о выпуске первого продукта, чипсета nForce, поддерживающего технологию HyperTransport. Большинство участников консорциума заявили, что продукты, поддерживающие шину, выйдут в конце текущего начале следующего года. Это значит, что в настоящий момент спецификация готова к реализации в отличие от своего конкурента от Intel, причем некоторые параметры реализации технологии ничем не хуже, а некоторые значительно лучше, чем параметры аналогичной реализации от Intel.
Табл. 2. Сравнительная характеристика стандартов Arapahoe и HyperTransport
| Параметры | Arapahoe | HyperTransport |
|---|---|---|
| Симметричная/асимметричная | симметричная | асимметричная |
| Двунаправленная/однонаправленная | двунаправленная | двунаправленная |
| Скорость передачи | 2.5 ГБ/с | 12.8 ГБ/с |
| Peer-to-peer подключение | + | + |
| Scalable bandwidth | + | + |
| Адресация | 32- и 64-битная | 64-битная |
| Планируемый срок выхода | конец 2003 года | конец 2001 года |
Вместо заключения
Мы рассмотрели всего лишь две, наиболее яркие технологии системных шин от постоянных конкурентов, Intel и AMD. Из этого не следует, что только эти две технологии претендуют на лидер ство в построении архитектуры будущих компьютеров, просто они пока являются наиболее поддерживаемыми со стороны разработчиков. Вполне возможно, что будущее каждой из системных шин нового поколения определится самым простым образом: чем больше производителей аппаратного обеспечения поддержат ту или иную спецификацию, тем больше у нее будет возможностей занять лидирующее положение. Две рассмотренные спецификации не так уж сильно отличаются друг от друга, однако скорость появления продуктов на основе HyperTransport может стать решающим фактором.
HyperTransport — наиболее часто задаваемые вопросы.
1. Что такое технология HyperTransport?
Технология HyperTransport (ранее известная как LDT, Lightning Data Transport, сейчас часто называется просто «HT») – это разработанная консорциумом HyperTransport Technology (во главе с компанией с AMD) шина для высокоскоростной пакетной связи с низкими задержками, построенная по схеме «точка-точка», которая позволяет микросхемам передавать данные с максимальной скоростью до 41.6 Гб/c (для 32-битного варианта версии 3.0). Масштабируемость её архитектуры способна упростить внутрисистемные соединения путем замены некоторых существующих шин и мостов, а также путем снижения количества узких мест и задержек внутри системы.
  4. Совместима ли технология HyperTransport с существующими программами и операционными системами?
Да, технология HyperTransport совместима с существующими и будущими операционными системами, поскольку она на логическом уровне совместима с PCI, учтенной в перспективах развития операционных систем. Это уже было продемонстрировано в производстве систем, основанных на чипсетах NVIDIA nForce.
5. Совместима ли технология HyperTransport со стандартом Plug & Play?
Да, устройства ввода-вывода HyperTransport рассчитаны на то, чтобы использовать стандартную методологию Plug & Play, и являются совместимыми с любой операционной системой, поддерживающей стандарт PCI, на этапах загрузки, исполнения, а также на уровне драйверов.
6. На каких тактовых частотах функционирует HyperTransport?
| Версия HyperTransport Version | Год | Макс. частота HT | Макс.разрядность шины | Макс. общая полоса пропускания (bi-directional) |
| 1.0 | 2001 | 800 МГц | 32 бит | 12.8 ГБайт/с |
| 1.1 | 2002 | 800 МГц | 32 бит | 12.8 ГБайт/с |
| 2.0 | 2004 | 1.4 ГГц | 32 бит | 22.4 ГБайт/с |
| 3.0 | 2006 | 2.6 ГГц | 32 бит | 41.6 ГБайт/с |
Устройства Hyper Transport могут функционировать на разных тактовых частотах от 200 МГц до 2600 МГц. Hyper Transport использует технологию удвоенной скорости передачи данных (double data rate), передавая два бита информации за один такт и увеличивая, таким образом, скорость передачи данных. С целью облегчить оптимизацию дизайна систем, можно устанавливать разные тактовые частоты для приема и передачи данных.
7. Какова разрядность шины ввода-вывода HyperTransport?
Ввод-вывод данных в технологии HyperTransport разработан таким образом, чтобы предоставить наибольшую гибкость при проектировании, допуская разрядность шины в 2, 4, 8, 16, или 32 бита в каждом направлении. В процессе инициализации устройства автоматически распознают разрядность шины и затем функционируют соответствующим образом.
Частота hypertransport на что влияет
Адрес этой статьи в Интернете: http://www.thg.ru/cpu/amd_phenom_overclock/
| Разгон процессоров AMD: руководство THG |  |
| |
