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HyperTransport传输技术详解 - 主板知识

  HyperTransport技术是一种高速、低延时、点对点的连接,旨在提高电脑、服务器、嵌入式系统,以及网络和电信设备的集成电路之间的通信速度。它的速度比某些现有技术高出48倍。HyperTransport有助于减少系统之中的布线数量,从而能够减少系统瓶颈,让当前速度更快的微处理器能够更加有效地在高端多处理器系统中使用系统内存。

 

  HyperTransport技术的诞生

 

  HyperTransport技术的设计目的主要有:

  1.提供比现有技术高得多的带宽

  2.使用低延时响应和较少的引脚数

  3.在保持与传统电脑总线的兼容性的同时,可以扩展到新的SNA(系统网络架构)总线

  4.对操作系统保持透明,对周边设备驱动程序的影响极小

 

  Intel从82810芯片组开始,创造了自己的Hub Link技术来连接南北桥芯片,使得当时810芯片组成为最能发挥Ultra DMA66传输性能的芯片组。因为Intel的授权费用高昂,所以很多的台湾芯片组厂商为了不向Intel取得Hub Link (8bit,133Mhz,266MB/Sec)技术授权。为了弥补在性能上可能产生的劣势,芯片组厂商都开发自己的技术来解决这一问题。例如VIA开发了V-Link(32bit,66Mhz,266MB/Sec),SIS也开发了他们自己的DPI(Dedicated Pci to Ide bus,266MB/Sec)或者是最新的Multi-threaded IO Link(1.2GB/Sec)。
  
  为此AMD也迫切需要新的总线传输技术,HyperTransport技术就是在这样的背景下诞生的,HyperTransport以前曾被称作“闪电数据传输”(Lightning Data Transport,LDT),是一种高速、双向、低延时、点对点的、串行或者并行的高带宽连接。  
忘记前端总线HyperTransport技术深入分析 HyperTransport通信技术应用领域极广
      HyperTransport技术的出现还有一个原因,就是CPU的效能已经发展到一定的极限,而AMD又无法再将处理器的核心频率往上拉升,便开始以其他方式提升CPU效能。

 

  忘记前端总线HyperTransport技术深入分析 HyperTransport的发展     HyperTransport迄今推出了3个版本,分别是V1.0、V2.0、V3.0,由于HyperTransport是一种DDR连接技术,在相同的频率下可以提供上下行的数据传输能力,所以在双向32位传输模式下其传输速率分别为:3200MT/s、4000MT/s、5200MT/s。而且HyperTransport技术具有自适应性,拥有4、8、16及32位频宽的高速序列连接功能即允许根据需求确定自己的频率。          HyperTransport技术特点     HyperTransport是一种为主板上的集成电路互连而设计的端到端总线技术,它可以在内存控制器、磁盘控制器以及PCI总线控制器之间提供更高的数据传输带宽。HyperTransport采用类似DDR的工作方式,在400MHz工作频率下,相当于800MHz的传输频率。此外HyperTransport是在同一个总线中模拟出两个独立数据链进行点对点数据双向传输,因此理论上最大传输速率可以视为翻倍,具有4、8、16及32位频宽的高速序列连接功能。在400MHz下,双向4bit模式的总线带宽为0.8GB/sec,双向8bit模式的总线带宽为1.6GB/sec;800MHz下,双向8bit模式的总线带宽为3.2GB/sec,双向16bit模式的总线带宽为6.4GB/sec,双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/sec。以400MHz下,双向4bit模式为例,带宽计算方法为400MHz×2×2×4bit÷8=0.8GB/sec。   HyperTransport还有一大特色,就是当数据位宽并非32bit时,可以分批传输数据来达到与32bit相同的效果。例如16bit的数据就可以分两批传输,8bit的数据就可以分四批传输,这种数据分包传输的方法,给了HyperTransport在应用上更大的弹性空间。   2004年2月,HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 2.0规格,由于采用了Dual-data技术,使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz,数据传输带宽由每通道1.6Gb/sec提升到了2.0GB/sec、2.4Gb/sec和2.8GB/sec,最大带宽由原来的12.8Gb/sec提升到了22.4GB/sec。   2006年4月24日,HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 3.0标准。从规格上来看,HyperTransport 3.0并不属于全新的总线技术,它只是在HyperTransport 2.0的基础之上做了优化,并加入了几项新技术。     首先是性能更高,传输带宽更大。HyperTransport 3.0标准有1.8GHz、2.0GHz、2.4GHz和2.6GHz四种物理工作频率,并可支持32bit通道总线,在最高级的2.6GHz频率下,32位HyperTransport 3.0总线拥有20.8GB/sec的单向传输效能,若考虑双向传输,总带宽值将达到史无前例的41.6GB/sec。即便在常规的16bit通道模式下,HyperTransport 3.0总线也将拥有20.8GB/sec的总带宽   其次,从1.0到2.0,HyperTransport除了工作频率提升外,其他方面的规格变化并不大,但新发布的HyperTransport 3.0则并非仅仅是如此。HyperTransport 3.0是专为AMD的未来计算平台而设计,除了性能大幅度提升外,HyperTransport 3.0还带来许多革命性的新特性,如跨系统连接、总线的自适应配置、热拔插支持、更先进的电源动态管理机制,并且还支持HTX接口以及远程信号传输等等。   当HyperTransport应用于内存控制器时,其实也就类似于传统的前端总线(FSB,Front Side Bus),因此对于将HyperTransport技术用于内存控制器的CPU来说,其HyperTransport的频率也就相当于前端总线的频率。  

 

       HyperTransport技术详解

    HyperTransport的高性能体现在:一个全速的、全带宽的32位HyperTransport互联(Intel最新的Nelahem核心的酷睿i7提供的是20位非全速的QPI互联)。   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(2) 忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(2) HyperTransport的双向数据传输     忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(2) 忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(2) 处理器通过HyperTransport访问内存       2006年4月24日,HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 3.0标准。从规格上来看,HyperTransport 3.0并不属于全新的总线技术,它只是在HyperTransport 2.0的基础之上做了优化,并加入了几项新技术。HyperTransport 3.0拥有单向最高20,800 MByte/s(5200MT/s ×(32 bits÷8))的传输带宽。而且不同位宽标准的总线可以变为同一位宽标准的总线(比如说,一个16位的总线可以看作两个8位的总线),这就令Hypertransport既能满足CPU和内存之间的低延迟互联,也能满足周边设备之间的互联。   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(2) HyperTransport为双路CPU提供更高的带宽     HyperTransport的结构特征是:基于封包(Packet)传输;不管连接的物理位宽是多少,每个包裹总是由32bit的数据集合组成。命令消息总是放在包裹的最前面。如果一个包裹里面包含有地址,那么命令消息的最后8bit数据和下面的32bit数据就会串成一个40bit的地址。如果有64位寻址的需求,那么就会预先计划一个附加的32bit控制数据包。传输的数据不管实际长度是多少,总会被填充到某个32bit的倍数。

 

  HyperTransport的数据包以位次(bit times)的方式实现互联。所需要的位次的数量由互联设备之间的位宽决定。HyperTransport还能用于转换系统管理信息、发送中断、发送探针给邻近的设备或者处理器,以及充当一般I/O和数据的交换的桥梁。HyperTransport有两种不同类型的写命令,称作Posted和Non-Posted。Posted这种写方式不需要目标的回应,一般用于高带宽设备之间的互联。None-Posted写,相反地,就需要目标以一种“target done”的方式回应。读取数据同样也会使目标发送读回应。   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(3) HyperTransport总线应用范围很广
  同时在电源管理方面,HyperTransport提供了比ACPI更加先进的电源管理系统。它可以根据处理器睡眠状态的变化发送改变设备状态的信号。比如说,当CPU进入睡眠状态时候,关闭硬盘。另外HyperTransport提供的电压是2.5V的低电压。   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(3) HTX技术是HT总线的延伸
  其次,从1.0到2.0,HyperTransport除了工作频率提升外,其他方面的规格变化并不大,但新发布的HyperTransport 3.0则并非仅仅是如此。HyperTransport 3.0是专为AMD的未来计算平台而设计,除了性能大幅度提升外,HyperTransport 3.0还带来许多革命性的新特性,如跨系统连接、总线的自适应配置、热拔插支持、更先进的电源动态管理机制,并且还支持HTX接口以及远程信号传输等等。

 

       HyperTransport技术前景

    HyperTransport通讯技术在数据传输方面可以获得更大的带宽,而且AMD支持HyperTransport总线的处理器都已经内置IMC(内存控制器),这也让处理器通过HyperTransport与内存通讯时的延迟降低了。而且在未来采用HyperTransport技术的接口协议HTX将走入我们的计算机,EATX主板将采用支持HTX标准的接口,这就为计算机的密集型计算系统提供了便利的通讯条件,但是遗憾的是HTX并不能提供完全通用的外设互联,例如HyperTransport技术无法与兼容支持PCI Express总线的设备,所以当前计算机的图形系统是无法通过HyperTransport与处理器通讯的。   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(4) 采用HTX总线的接口   忘记前端总线HyperTransport技术深入分析(4) HTX接口总线的规范     目前我们尚不能说未来HyperTransport、QPI和PCI Express哪一个会成为主宰板卡的通讯标准,不过采用其中任何一种技术的意义都在于可以提高系统传输数据的带宽,为大量的数据提供通畅的链路。

 

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