Technologie: HyperTransport – ruku v ruce s Athlonem 64

V roce 1997 AMD začalo vyvíjet technologii HyperTransport, která byla popsána jako řešení s vysokou propustností pro interní komunikace "chip-to-chip", jenž je zaměřené na serverové stanice, sítě, telekomunikace a integrované systémy. HyperTransport má tedy nezbytnou vlastnost, a sice tu, že zasahuje do několika odvětví počítačového průmyslu naráz, což by mu mělo zajistit široké uplatnění a v důsledku přijatelně nízkou cenu. Právě toto jsou podmínky, na které se jako mouchy slétli další renomovaní výrobci hardware a v červenci roku 2001 tak vytvořili konsorcium, které vzalo HyperTransport (dále jen HT) pod svá křídla. Mezi zmíněné výrobce patří AMD, API Networks, Apple Computer, Cisco Systems, Sun Microsystems, ATi, nVidia, VIA, Transmeta, National Semiconductor a další. Společně se dohodli na cílech, kterých mají společně dosáhnout:

• Zvětšit dosavadní propustnost interních I/O zařízení
• Zajistit možnost dodatečného zvyšování výkonu
• Potřeba jen minimum softwarové podpory
• Přímý a jednoduchý fyzický a elektronický design
• Zmenšit spotřebu elektrické energie na minimum

Možná vás napadne, jak že se tedy HT liší od sběrnice PCI Express, nebudou si přímo konkurovat? Tyto dvě technologie mají řadu společných vlastností - obě jsou založeny na principu Point-to-Point (tzn. každý bod je propojen s právě jedním dalším bodem), obě budou mít na starosti interní I/O zařízení ve stejných segmentech trhu (servery, výkonné pracovní stanice, sítě atp) a také. Avšak přímá konkurence mezi nimi neexistuje. I když jejich zaměření je podobné, pokud se podíváme více zblízka, uvidíme, že HT je zaměřen primárně pro platformu AMD, kdežto PCI Express je spíše generační záležitost, která se bude pohybovat v mainstreamu.

Jaké jsou tedy důvody pro vývoj technologie HT? Výkon zařízení, která ke komunikaci s procesorem počítače využívají spojení southbridge-northbridge (dnes tedy snad všechny mimo AGP a hlavní paměťové sběrnice), neustále roste a propustnost k northbridgi začíná tvořit pověstné úzké hrdlo. HT je zaměřen právě na posílení této části datového toku, kde poskytuje svojí propustnost až 51.2Gbps v obou směrech a nízkou latenci. Zmíněný průtok dat je maximum, co se zatím dá z HT získat a je výsledkem frekvence 800MHz a datové šířky 32bit v obou směrech. Fyzická frekvence sběrnice je sice 800 MHz, ovšem díky použití DDR "signálování" pamětí, kde se data přenášejí po vzestupné i sestupné hraně signálu, se frekvence zefektivňuje na dvojnásobek. Prostým výpočtem datová šířka * frekvence dojdeme k přenosu dat o rychlosti teoretických 51.2Gbps. A aby to nebylo tak jednoduché, maximální rychlost ještě vynásobíme 2x, protože data se přenášejí po dvou pinech, kde mají oba na starosti jeden směr komunikace, takže se nakonec dostaneme na velmi slušných 12800MB/s v obou směrech komunikace.



Dále je možné použít ještě další kombinace frekvencí a datových šířek tak, jak spolu s dalšími údaji zobrazuje tabulka:


HyperTransport a jeho topologie

Topologie HT je řetězová (daisy chain), kde jednotlivé prvky jsou tvořeny tunely, koncovými zařízeními, I/O huby, mosty a switchy. Nejmenší řetěz může být tvořen hostem a koncovým zařízením. Největší řetěz je možné vytvořit z hostu a 31 zařízení, protože maximum pro HT je celkových 32 prvků na sběrnici. Prvky v HT sběrnici jsou tedy tyto:

• HT Host - zdroj informací a signálů pro ostatní HT čipy včetně mostů, tunelů a koncových zařízení - obvykle zabudován v řadiči, tedy v procesorech a northbridge čipech.
• HT End (Cave) device - koncové zařízení (např. I/O hub, enbo i tunel), tvoří konec HT řetězu.
• HT Tunnel - zařízení s dvěma HT spojeními - upstream a downstream linky, mezi nimiž je samotné zařízení. Dá se říci, že tunely jsou základní stavební kameny HT řetězu. Logické spojení mezi tunely funguje podobně jako na sběrnicové lokální síti. Zařízení se podívá do hlavičky packetu, který mu po downstream linku přijde a v případě, že je pro něj, packet si ponechá. V případě, že pro něj packet určen není, přepošle ho dalšímu tunelu po upstream lince.
• HT I/O Hub - klasický southbridge, který ovládá ATA rozhraní, sériové/paralelní porty, USB, FireWire, atd. HT I/O Hub je například southbridge MCP (Media and Communications Processor) od nVidie.
• HT Switch - stará se o spojení mezi více HT I/O datovými toky a zajišťuje komunikaci mezi HT I/O zařízeními. Dokáže řídit množství nezávislých HT linků. HT Host komunikuje přímo s HT Switchem, který se zase na oplátku stará o zařízení na něj připojená, takže Hostu šetří práci a navíc optimalizuje tok dat v HT sběrnici, protože jako správný switch posílá data (el. signály) jen tam, kam má.
• HT Bridge - most, který dokáže do řetězu přidat další větev, tvoříce tak stromovou strukturu. Každý most může mít rozdílné přijímací a vysílací datové šířky, takže dovoluje další optimalizace v systému.