HyperTransport
為集成電路互連設計的匯流排技術
HyperTransport是一種為主板上的集成電路互連而設計的端到端匯流排技術,它可以在內存控制器、磁碟控制器以及PCI匯流排控制器之間提供更高的數據傳輸帶寬。隨著AMD64位平台的發布和推廣,應用越來越廣泛,也越來越被人們所熟知。
提供比現有技術高得多的帶寬
使用低延時響應和較少的引腳數
在保持與傳統電腦匯流排的兼容性的同時,可以擴展到新的SNA(系統網路架構)匯流排
對操作系統保持透明,對周邊設備驅動程序的影響極小
HyperTransport技術由AMD和眾多行業合作夥伴共同開發而成,由HyperTransport技術聯盟(一家位於得克薩斯的非盈利性企業)管理和發放許可。如需查看關於HyperTransport的全部規格和更多信息,請訪問HyperTransport.org。
HyperTransport雙向傳輸匯流排技術,相對於過去的PCI匯流排設計而言,Hyper Transport技術從根本上有了顯著的提高。從單純的數據比較來看,Hyper Transport在數據傳輸率上達到了驚人的12.8GB/s,這個數值相比Intel最新3GIO技術的最初理論傳輸率高出了很多(3GIO早期產品的帶寬設計為2.5GB/s,遠景規劃為10GB/s)。同目前的PCI匯流排而言,HyperTransport的數據傳輸率高出了整整96倍以上
HyperTransport最初是AMD在1999年提出的一種匯流排技術,隨著AMD64位平台的發布和推廣,HyperTransport應用越來越廣泛,也越來越被人們所熟知。
HyperTransport採用類似DDR的工作方式,在400MHz工作頻率下,相當於800MHz的傳輸頻率。此外HyperTransport是在同一個匯流排中模擬出兩個獨立數據鏈進行點對點數據雙向傳輸,因此理論上最大傳輸速率可以視為翻倍,具有4、8、16及32位頻寬的高速序列連接功能。在400MHz下,雙向4bit模式的匯流排帶寬為0.8GB/sec,雙向8bit模式的匯流排帶寬為1.6GB/sec;800MHz下,雙向8bit模式的匯流排帶寬為3.2GB/sec,雙向16bit模式的匯流排帶寬為6.4GB/sec,雙向32bit模式的匯流排帶寬為12.8GB/sec。以400MHz下,雙向4bit模式為例,帶寬計算方法為400MHz×2×2×4bit÷8=0.8GB/sec。
HyperTransport還有一大特色,就是當數據位寬並非32bit時,可以分批傳輸數據來達到與32bit相同的效果。例如16bit的數據就可以分兩批傳輸,8bit的數據就可以分四批傳輸,這種數據分包傳輸的方法,給了HyperTransport在應用上更大的彈性空間。
2004年2月,HyperTransport技術聯盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式發布了HyperTransport 2.0規格,由於採用了Dual-data技術,使頻率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz,數據傳輸帶寬由每通道1.6Gb/sec提升到了2.0GB/sec、2.4Gb/sec和2.8GB/sec,最大帶寬由原來的12.8Gb/sec提升到了22.4GB/sec。
2006年4月24日,HyperTransport技術聯盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式發布了HyperTransport 3.0標準。從規格上來看,HyperTransport 3.0並不屬於全新的匯流排技術,它只是在HyperTransport 2.0的基礎之上做了優化,並加入了幾項新技術。
首先是性能更高,傳輸帶寬更大。HyperTransport 3.0標準有1.8GHz、2.0GHz、2.4GHz和2.6GHz四種物理工作頻率,並可支持32bit通道匯流排,在最高級的2.6GHz頻率下,32位HyperTransport 3.0匯流排擁有20.8GB/sec的單向傳輸效能,若考慮雙向傳輸,總帶寬值將達到史無前例的41.6GB/sec。即便在常規的16bit通道模式下,HyperTransport 3.0匯流排也將擁有20.8GB/sec的總帶寬
其次,從1.0到2.0,HyperTransport除了工作頻率提升外,其他方面的規格變化並不大,但新發布的HyperTransport 3.0則並非僅僅是如此。HyperTransport 3.0是專為AMD的未來計算平台而設計,除了性能大幅度提升外,HyperTransport 3.0還帶來許多革命性的新特性,如跨系統連接、匯流排的自適應配置、熱拔插支持、更先進的電源動態管理機制,並且還支持HTX介面以及遠程信號傳輸等等。
當HyperTransport應用於內存控制器時,其實也就類似於傳統的前端匯流排(FSB,Front Side Bus),因此對於將HyperTransport技術用於內存控制器的CPU來說,其HyperTransport的頻率也就相當於前端匯流排的頻率。
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Intel從82810晶元組開始,創造了自己的Hub Link技術來連接南北橋晶元,使得當時810晶元組成為最能發揮Ultra DMA66傳輸性能的晶元組。因為Intel的授權費用高昂,所以很多的台灣晶元組廠商為了不向Intel取得Hub Link (8bit,133Mhz,266MB/Sec)技術授權。為了彌補在性能上可能產生的劣勢,晶元組廠商都開發自己的技術來解決這一問題。例如VIA開發了V-Link(32bit,66Mhz,266MB/Sec),SIS也開發了他們自己的DPI(Dedicated Pci to Ide bus,266MB/Sec)或者是最新的Multi-threaded IO Link(1.2GB/Sec)。
AMD也同樣針對自己的CPU設計有支持的晶元組,他們同樣必須面對如何連接南北橋才能更好的發揮Ultra DMA 66/100的效能問題。AMD的技術絕對可以達到這個水平,但是AMD的目的是不想開發獨自一家的晶元組技術,而是想制訂出一種能適用於各種高速度晶元組之間的傳輸界面,這就是LDT (Lightning Data Transport),2001年2月改名為HyperTransport。
HyperTransport的前身稱為LDT,最早在99年的MicroProcessor Forum就提出了這個高速傳輸介面界面,當時是同"SiedgeHammer" CPU一同提出的。不過當時的LDT技術幾乎就只能說純粹是個想法而已,一直到2000年5月份的時候,才正式推出了它的1.0版,有了運行規格,但當時沒有完成任何電氣規格方面的設計,只是到了目前才完善了電氣規格方面的制定(目前為1。01C版本,需要通過AMD的授權才能正式獲得。)
在2000 WinHEC上,AMD再次將LDT技術搬上講壇,據說當時有1500個廠商代表出席參加,整個會場爆滿。然後開始有了HyperTransport的技術白皮書。之後的2000年6月Platform 2000技術會議上AMD再次將LDT技術,擺上桌面。人們一次次接觸到這項新技術,越發感興趣,加上優秀的性能,很大程度上促進了HyperTransport技術的發展。
HyperTransport除了可以將晶元間數據的高速傳輸之外,它還具有"封包傳輸技術(Packet-Based)"、"雙條單向數據流及點對點的數據連接方式"、"彈性數據帶寬"等。使用HyperTransport自然是有它的道理的,它可以改善系統數據傳輸的瓶頸,可以為系統設計人員製造更高效能的系統設備提供基礎,完完全全的加快整個系統性能運行效能,好處可以說是接踵而來。HyperTransport到底有多快呢?峰值可以達到6.4GB/Sec,就拿現在的Hub Link、V-Link,DPI等技術來看,HyperTransport是他們的24倍,對於32bit、33.33Mhz的PCI相比,是PCI的48倍。看到這裡我想你已經很明白我們為什麼要HyperTransport技術啦!
那些設備可能要用到HyperTransport技術
既然HyperTransport技術帶來性能的提升如此之高,那麼那些系統會需要高速數據交流和高速晶元組呢?
1、網路路由器
2、網路交換機
3、網路集線器
4、伺服器
5、工作站
除了這些設備,本人覺得還不完善。在個人的設備和家庭設備上也完全可以使用。未來的手持通訊設備、家庭計算機網路設備等,都是HyperTransport技術可以完全發揮作用的地方。
HyperTransport技術對於網路傳輸方面的性能提高
現在的網路設計簡直就是為了自身伺服器能力的高效時代,所有的設備都需要高檔。就連Intel方面的Pentium 4都自稱"NetBurst"運算構架,特彆強調對於網路方面有性能的提高。同樣在AMD方面也有HyperTransport的數據處理技術,也是同樣大力宣傳對網路系統可以帶來非常之大的宣傳。因為現在的環境是這樣,只有這樣才能吸引人。HyperTransport對與網路方面的幫助,主要在於電腦系統同網路設備同時才用HyperTransport技術時,才可能得到非常高效的性能提高。其中包括WEB伺服器使用的HyperTransport、寬頻網路數據設備的HyperTransport、TCP-IP交換機使用的HyperTransport、防火牆使用的HyperTransport、工作站使用的HyperTransport、列印系統使用的HyperTransport、桌面電腦使用的HyperTransport等等。所有的硬體系統都用上HyperTransport的技術,自然而然網路速度方面也會有一個飛越。
HyperTransport不僅僅對電腦效能方面有幫助,在網路設備和通訊設備方面都有很高的性能提高。對於提出這一技術的AMD自身來說,至少有兩個地方可以使用到HyperTransport:
在過去的年代里南北橋晶元組以33bit、33MHz的PCI界面連接,但是隨著UDMA 66/100的傳輸技術出現后,不足以應付這些資料的傳輸速度。現在HyperTransport出現后,完全可以取代PCI,而且足以應付PCI-X、66.66MHz PCI都游仞有餘。
從Athlon開始就可以支持多處理器運行的架構,但是AMD現在使用的EV6匯排流匯流排似乎難以應付大容量數據的處理,為了未來的K8或者更強大的處理器多顆并行使用的時候,如果使用HyperTransport介面來做數據資料的傳輸,你可以想象帶寬所帶來的性能提高。
其實在其它系統上有100多家的廠商和AMD在共同研究、討論和推廣HyperTransport。其中有代表性的為一下幾家:
Cisco 路由器、交換機
Sun 伺服器、工作站、
Via 處理器、晶元組、顯示晶元、其它晶元
Sis 晶元組、顯示晶元、其它晶元
Ali 晶元組、其它晶元
AMP 網路連接器和接插件
Broadcom 寬頻網路控制晶元
Phoenix BIOS、硬體底層程序
TYAN 主板、PC個人機
Nvidia 晶元組、顯示晶元、多媒體晶元
Ati 晶元組、顯示晶元、多媒體晶元
ALTERA 邏輯程式控制晶元
HyperTransport的運行規格
HyperTransport最吸引人的地方在那裡,就是在於那6.4GB的高速傳輸速度。HyperTransport是由兩條點對點的單向數據傳輸路徑組成(一條為輸入、一條為輸出)。兩條單向傳輸路徑的數據帶寬是可以根據數據量的大小而彈性改變,最低的有2bit,可以調節為4bit、8bit、16bit、32bit,HyperTransport的運行在400MHZ的時鐘頻率下,但是使用的是DDR SDRAM相同的雙鍾頻觸發技術,所以在400MHZ的額定頻率下,其實是相當與工作在800MHZ的效能,正是如此每個數據的資料傳輸路徑最高可以有800Mb/Sec。如果這樣來計算,當輸入輸出的資料輸出路徑都設置到最高的32bit時,然後以全速度400MHz DDR(相當於800MHZ)的時鐘頻率運行,這時數據最高的傳輸率就出現了---6.4GB/Sec。但是當傳輸的數據路徑的數據寬度降低為非32bit,那麼傳輸數據的速度也自然下降。不過HyperTransport還有一大特色就是當數據資料寬度為非32bit (4byte)時,可以分批傳輸數據來達到32bit相同的效果,比如說16bit的數據就分兩批傳輸,在使用8bit數據時就分4批傳送,這種分包傳輸數據的方法,給了HyperTransport更大的彈性空間,最小4byte,最大64byte。對於資料快速傳輸帶來了很大的形式上的改良,提高了系統數據處理性能。
介面界面 峰值資料傳輸速度
PCI(32bit 33.33MHz) 132MB/Sec
PCI(64bit 66.66MHz) 528MB/Sec
PCI-X 1GB/Sec
InifiBand 4GB/Sec
HyperTransport 6.4GB/Sec
HyperTransport的電氣規格
HyperTransport採用的是所謂的差動式數據傳輸,這於Ultra SCSI/2 LVD或者USB數據傳輸方式是相同的,既每個bit都是用兩條傳輸線的電壓之間的差異來傳輸數字信號,當A線路的電壓電位高於B線路時,看做"1",反之為"0"。高速數據傳輸的特點通常是要使用非常之低的運行電壓,對於HyperTransport來說這點也是十分正確的。HyperTransport的運行電壓為1.2V,電壓可以接受的差異標準是正負5%(差異600mV),換句話說來說就是在1.26-1.14V之間都是可以接受正確邏輯傳輸信號,這是針對信息發送方面的定義,在數據接收方面則為200mV的電壓差異。可見HyperTransport傳輸的偏差允許還是比較大的。同SCSI和IDE的規範相同,HyperTransport也需要在傳輸路徑中要有終端電阻,但是只要100歐姆的電阻即可,大大減低了電阻的成本。而且在採用HyperTransport的主板上,只要設計的線路不要超過24英寸,就能保證先前提到的800Mbit/Sec的數據傳輸率。
AMD決定用HyperTransport用在自家的晶元組上來取代使用已久的PCI。既然如此應該有超越PCI的地方,對此AMD做了專門的解釋。我們都是知道HyperTransport是每一個數據有是有2個資料線路來傳輸數據的,也就是說每bit就擁有2條傳輸資料的線路,給出了各種信號的線路,大家自己相加一下就知道可以使用多少線路。當8bit的HyperTransport就有55條線路,與32bit 33.33MHz的PCI相比使用了更少的線路,可以8bit的HyperTransport確有1.6GB/Sec的數據傳輸能力,這就已經是PCI的12倍了。HyperTransport使用的線路比PCI要少很多,也就是說功耗方面會更節約。效能高又省電是取代PCI系統的最大吸引力所在。
北橋依然使用EV6而和南橋和PCI等設備的連接完全採用效能高的HyperTransport
除了可以使用在AMD的晶元組裡和CPU上之外,現在還有那些廠商會採用HyperTransport??現在我們打聽的到消息只有Nvidia準備使用在自己開發的南橋晶元上,如果可以配合上2001年2月AMD宣布突出的北橋晶元的HyperTransport技術,那樣就可以一統原來PCI的天下,南北橋晶元完全具有全套高速的運行環境,那時真正的天下無敵,Hub Link、V-Link、DPI都被遠遠的甩在後面。Broadcom和SnadCraft也已經宣布會在自己的產品中加入HyperTransport技術,而ALTERA公司在2001年第一季度都已經推出了符合HyperTransport標準的FPGA的可編程邏輯晶元。這一切太喜人了!
HyperTransport只是用在電路基板上的技術,所以不會以擴展卡的形式出現,所以根本不會影響到現在PCI-X、Inifiband(用於系統外接設備的高速傳輸介面技術),而且HyperTransport只會老老實實的存在於系統內部,也不太可能用在數據存儲設備上,所以其它的行業沒有必要為此技術的產生而在恐慌什麼。
HyperTransport帶來的性能提升是可以肯定的,因為HyperTransport還沒有完全的完善起來,一但成熟以後,這項技術將會是開放式的,由此可見它未來的前景是多麼的光明。HyperTransport在未來的日子不但會給很多開發設計商帶來新的開發資源,也為用戶提供了更快速的產品。開放式技術的還有一個優點就是價格是不計算在成本之內,那時我們拿到的HyperTransport的產品都是低廉的。我們不得不讚歎這些無私的數字英雄們。