Технология передачи данных Hyper Transport 3.0

      Таблица 1 – Рейтинг основных мировых поисковых систем

     Диаграмма 1 - Рейтинг мировых поисковых систем (2007год)

4. Рейтинг основных Российских поисковых систем

       На  сегодняшний день самой популярной русскоязычной поисковой системой является Яндекс – 54% всех поисковых запросов.

       Далее представлена таблица рейтинга пяти наиболее посещаемых систем поиска в  России (по данным на декабрь 2007г.(Таблица 2)(Диаграмма 2)

Таблица 2 – Рейтинг основных Российских поисковых систем

Диаграмма 2 – Рейтинг основных Российских поисковых систем (2007г.)

       Подводя итог можно сказать что, как правило, несмотря на обилие поисковых систем, пользователь предпочитает обращаться к услугам лишь одной – двух из них. Самой популярной поисковой системой в мире является Google. Но по оценкам аналитиков, на просторах бывшего СССР чаше используется Яндекс.

2. Технология  передачи данных

       Увеличение  объема информации и количества запросов, в свою очередь, приводит к повышению требований к скорости работы поисковых машин, качеству поиска и наглядности представления результатов. Так, для того чтобы пользователь остался доволен результатом, на сегодняшний день поисковой системе нужно собрать, обработать, обновить, найти и отсортировать в два раза больше документов, чем год назад.

       Среди наиболее динамично развивающихся  областей компьютерной техники стоит  отметить сферу технологий передачи данных. В полной мере это коснулось  и такой специфичной области, как шины передачи данных.

       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).

1. История HyperTransport

       В связи с увеличением скоростей  процессора, памяти, видеосистемы и  некоторых других компонентов, необходимо сделать более эффективным взаимодействие между ними, то есть увеличить скорость обмена данными. Это не новая проблема. В свое время серьезные изменения претерпела шина расширений, эволюционировавшая в шину общего назначения PCI (Peripheral Component Interconnect). Затем появилась спецификация AGP, разработанная специально для ускорения передачи графических данных. Однако технологии PCI и AGP устаревают, и уже не могут обеспечить достаточной скорости передачи. Устройства вынуждены «соперничать» за используемые ресурсы, а одновременно на шине может работать не более трех устройств.

       Вообще  необходимость увеличить скорость передачи данных между элементами системы  появилась достаточно давно. Еще  в 1997 году в компании AMD начали работу над технологией LDT (Lightning Data Transfer - молниеносная передача данных). В 2000 году AMD объявляет о том, что с компаний Transmeta заключен договор о лицензировании технологии LDT. AMD, в свою очередь, получает доступ к технологиям, обеспечивающим снижение энергопотребления процессоров. В феврале 2001 года AMD открывает технологию для широкого лицензирования, при этом меняя ее название на HyperTransport. HT позиционируется как высокоскоростная шина передачи данных для персональных компьютеров, рабочих станций и серверов на базе микропроцессоров AMD, однако в компании не исключают возможность использования этой технологии и в других частях компьютера, например для интеграции всех внутрисистемных шин, таких как PCI, AGP, DRAM, PCI-X, других высокоскоростных портов, использование HT в маршрутизаторах и коммутаторах. Первыми технологией заинтересовались компании Broadcom, Cisco Systems, Apple Computer, nVidia, и Sun Microsystems. Объединившись, они образовали консорциум HyperTransport Technology Consortium (http://www.hypertransport.org/). Затем в течение короткого периода времени к альянсу присоединилось еще более 40 компаний.

       В 2003 году Габриэль Сартори, президент  консорциума HyperTransport Technology Consortium, сообщил  о появлении новой модификации  протокола HyperTransport Technology I/O Link Specification 1.05, а в феврале 2004 года была закончена спецификация HyperTransport Release 2.0 Specification.

2. Технология  HyperTransport

       HyperTransport - это не просто новая системная  шина, это новый асинхронный двунаправленный  протокол обмена данными между  устройствами. Технологию HT могут поддерживать  абсолютно любые устройства: процессоры, наборы логики, контроллеры и т.д. Между собой компоненты системы связываются по принципу «точка-точка» (peer-to-peer), а это значит, что легко может быть установлено соединение практически между любыми узлами компьютера, причем без всяких дополнительных мостов (теоретически, конечно). Обмен информации происходит пакетами со скоростью от 0.8 Гбит/сек до 89.6 Гбит/сек (51.2 Гбит/сек в первой версии НТ). Шина двунаправленная, то есть имеет два соединения: одно в прямом направлении и одно - в обратном. Передача данных идет по двум фронтам стробирующего импульса (DDR). Результирующая скорость зависит от ширины шины (2-32 бита в каждом направлении) и ее частоты (200-1400 МГц, в первой версии - 200-800).

       При всех этих достоинствах HyperTransport характеризуется также малым числом выводов (low pin counts) и низкой стоимостью внедрения. HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины 6, допуская ширину от 2 до 32 бит в каждом направлении, использует Double Data Rate, или DDR (данные посылаются как по переднему, так и по заднему фронтам сигнала синхронизации), кроме того, она позволяет передавать асимметричные потоки данных к периферийным устройствам и от них.

1. Соединение  устройств

       Поскольку технология HyperTransport призвана стандартизировать и унифицировать порядок обмена данными между всеми узлами компьютера, ее реализация затрагивает все уровни передачи данных: физический (разводка контактов у чипсетов), уровень соединения (порядок инициализации и конфигурирования устройств), уровень протокола (команды протокола и правила управления потоком данных), уровень транзакций (описание управляющих сигналов) и уровень сессий (общие команды).

       Рассмотрим  первый, физический уровень. Здесь в HyperTransport определены параметры линий данных, линий управления и линий тактового сигнала. Кроме того, стандартизированы контроллеры и электрические сигналы. Все физические устройства, задействованные в технологии, подразделяются на несколько типов: cаve (пещера), tunnel (тоннель) и bridge (мост). Устройства типа «пещера» представляют собой крайнее (замыкающее) устройство в цепочке, «тоннель» предназначен для транзита информации между устройствами, «мост» же - основное устройство, которое подключается к контроллеру шины (hоst) и обеспечивает соединение с подключенными к нему устройствами.

       В минимальной возможной реализации шина HT может быть всего лишь 2-битной. При этом потребуется 24 вывода (8 - для  данных, 4 - для тактовых сигналов, 4 - для линий управления, 2 - сигнальных, 4 - заземления, 1 - питания, 1 - сброса). А в конфигурации с 32 битной шиной придется использовать 197 выводов. Кстати, в РСI 2.1 используется «всего» 84 вывода, а в РСI-Х аж 150.

       Длина шины HT может достигать 61 сантиметра (24 дюйма) при пропускной способности  до 800 Мбит/с. При этом уровень сигнала составляет 1.2 В, а дифференциальное сопротивление 100 Ом. Способ передачи данных, на котором физически основывается HyperTransport, называется LVDS (Low Voltage Differential Signaling - низковольтные дифференциальные сигналы).

       Тактовая  частота соединений может быть от 200 до 1400 МГц в зависимости от требований. 
 
 
 
 

2. Передача  данных

       Как уже упоминалось, в технологии HT используется пакетная передача данных. При этом пакет всегда кратен 32 битам, а максимальная длинна пакета равна 64 байтам (включая адреса, команды и данные). Поскольку шина является двунаправленной, каждое соединение состоит из субсоединения «передача» (Tx) и субсоединения «получение» (Rx). При этом оба работают асинхронно. Каждое соединение может быть шириной 2, 4, 8, 16, 32 или 64 разряда в каждом направлении.

       А теперь допустим, что у нас имеется  процессор, которому требуется высокоскоростное соединение, - мы используем два 32-разрядных  соединения с частотой в 800 МГц, таким  образом получая скорость 6.4 ГБ/с на прием и передачу (суммарная пропускная способность такой шины будет 12.8 ГБ/с). Если же нам не нужна такая скорость, можно использовать четырехразрядную шину с частотой 200 МГц. Такая шина обеспечит до 100 МБ/с на прием и столько же передачу. То есть спецификация предполагает возможность выбора частоты и шины при разработке устройства. При этом устройства с разной шириной шины могут подключаться к одной шине HyperTransport и свободно связываться между собой. Так, устройство с шиной в 32 разряда можно связать с 8-разрядным устройством, при этом пропускная способность будет обусловлена меньшей разрядностью шины.

       Для тех устройств, которые требовательны  к пропускной способности шины, в HT реализована технология виртуальных  каналов - StreamThru. Эта технология гарантирует, что скоростные устройства получат быстрый доступ к оперативной памяти по зарезервированному каналу.

3. Новшества HT 3.0

       Одним из самых заметных изменений может  показаться возросшие тактовая частота  и, как следствие, пропускная способность. С максимальной частоты в 1400 МГц (а в процессорах AMD Athlon64 s939/AM2 поддерживалась частота в 1000 МГц) она выросла до 2600 МГц. Максимальная пропускная способность повысилась до 20.8 ГБ/с (в одном направлении) супротив максимальных 11.2 ГБ/с в версии HT 2.0, что означает повышение теоретической скорости на 85%. Стали поддерживаться новые частотные режимы – 1800, 2000, 2400 и 2600 МГц.

       На  деле, очень интересным нововведением  является возможность динамического  изменения частоты шины. Как известно, частота ядер процессора не может быть ниже частоты HT. Потому снижение частоты HT «на лету» может увеличить функциональность режимов энергосбережения. Просто меняя множитель HT, мы получаем возможность снизить частоту ядер в режиме бездействия еще ниже.

       Еще одной новой функцией стало динамическое конфигурирование шины. Так, одну 16-битную шину теперь можно динамически, без перезагрузки, разделить на две шины по 8 бит, или одну 8-битную на две 4-битные. Поддерживаются все возможные конфигурации вплоть до 2-битных шин. Данное новшество может быть весьма полезным в SMP – симметричных мультипроцессорных системах, где HT связывает все высокоскоростные узлы.

       Автоматическое  переключение DC/AC. Новый режим для  передачи данных на большие расстояния (AC mode) включается при обнаружении обвязки из конденсаторов вместо старого режима с низкой латентностью (DC mode). Одно и то же устройство может работать в DC mode на малых расстояниях (до 30 см) и в AC mode на больших расстояниях.

       Комбинация  автоматического переключения и  динамического конфигурирования шины позволяет добиться большой гибкости при построении многопроцессорных систем. В результате разработки в 2005 году разъема HTX для соединения устройств шиной HT с помощью кабеля стало возможным делать высокоскоростные устройства и даже соединять несколько печатных плат в одну систему. Так, плата Iwill DK8-HTX использует интерфейс HyperTransport и разъем HTX для соединения двух четырехпроцессорных плат в восьмипроцессорную систему, решение, безусловно, более быстрое, нежели при использовании для этого традиционного Infiniband. В режиме AC возможна передача данных на 1 метр без потери в скорости, что является достаточно большим значением для периферийных шин, а скорость – высокой для традиционных коммуникационных шин (таких как Ethernet, Infiniband, Myrinet, etc).