HyperTransport – szczegóły


Aby wraz z rosnącą przepustowością magistrali nie pojawiły się problemy z timingiem, charakterystyczne dla magistrali równoległych, jeden sygnał taktujący przypada maksymalnie na 8 bitów użytecznych. Tak więc do 32-bitowej magistrali dochodzą jeszcze cztery sygnały taktujące. W ramach jednej grupy czasy przebiegu sygnałów i długości połączeń na płycie głównej muszą być w przybliżeniu identyczne. Przy częstotliwości 1,6 GHz różnice czasu przebiegu nie mogą przekraczać 20 pikosekund, co odpowiada kilku milimetrom. Pomiędzy grupami dopuszcza się 1000 pikosekund.

Magistralę Hyper-Transport dopełniają cztery kolejne linie, które pracują w niekrytycznym zakresie niskich częstotliwości. RESET# resetuje urządzenie i rozpoczyna inicjalizację. PWROK informuje o stabilnym napięciu zasilania i prawidłowej częstotliwości taktowania. LDTSTOP# i LDTREQ# sterują opcjonalnym zarządzaniem energią. Opcjonalnie potrzebne są jeszcze dwie linie do zarządzania energią.

4. Przesył różnicowy

Sygnały o wysokiej częstotliwości Hyper-Transport przesyła różnicowo. W odróżnieniu od standardu IEEE, LVDS (Low Voltage Differential Signaling), obniżono napięcie z 2,5 V do 1,2 V. W połączeniu z impedancją różnicową 100 omów pobór mocy magistrali jest tak mały, że nadaje się ona do stosowania w urządzeniach przenośnych.

Specyfikacje elektryczne Hyper-Transport są zoptymalizowane pod kątem ekonomicznych, czterowarstwowych płyt głównych. Dzięki odporności na zakłócenia, jaką charakteryzuje się przesył różnicowy, długość połączeń przy częstotliwości 800 MHz może wynosić do 60 cm.

Na pierwszy rzut oka jednokierunkowy, różnicowy przesył może oznaczać bardzo dużą liczbę linii danych. Są jednak dwie korzyści, które z nawiązką rekompensują tę niedogodność. Po pierwsze, dedykowane wejścia i wyjścia mogą pracować z dużo większą częstotliwością, niż dwukierunkowe złącza uniwersalne.

Po drugie, w dwóch liniach różnicowych prąd płynie w jednej z nich do odbiornika, a w drugiej, sąsiadującej - z powrotem. Ponieważ w ten sposób prąd sumaryczny wynosi zero, odpada potrzeba stosowania ekranów i normalnej w innym wypadku dużej liczby pinów masy. Dodatkowo odpada obciążenie przewodów masy prądami wysokiej częstotliwości. Także pobór prądu jest stały, niezależnie od tego, czy przesyłany jest bit wysoki, czy niski. Upraszcza to odporne na wysokie częstotliwości zasilanie podzespołu, a liczba potrzebnych do tego pinów zasilających jest mniejsza.

5. Szerokość magistrali i szerokość pasma

HyperTransport – szczegóły

Liczba pinów i szybkość transmisji

Hyper-Transport oferuje bardzo dużą prędkość przesyłu danych na 1 pin - 60 MB/s. Szybsza jest tylko magistrala PCI Express. O ile jednak Hyper-Transport stosowany jest już w wielu rozwiązaniach dostępnych na rynku, o tyle PCI Express dopiero od końca lipca 2002 ma pierwszą specyfikację. PCI-SIG (PCI Special Interest Group) przewiduje, że produkt pojawi się na rynku w roku 2004. Jaki będzie koszt implementacji magistrali 2,5 GHz i jak szybko będą pracowały rzeczywiste systemy, da się ocenić najwcześniej za rok. Ale wtedy na horyzoncie będzie już Hyper-Transport 2.0 z co najmniej podwojoną prędkością przesyłu danych.

Minimalna liczba pinów łącznie z potrzebnym napięciem zasilającym i pinami masy oraz szybkość transmisji są teoretycznymi wartościami przybliżonymi.

6. Inicjalizacja

W podzespołach wykonanych w technologii Hyper-Transport nie wszystkie piny l/O muszą być wykorzystane. Niewykorzystane wyjścia pozostają otwarte, wejścia łączy się z masą. Po zresetowaniu dwa podzespoły wysyłają sobie automatycznie bity wzorcowe do testu i sprawdzają w ten sposób szerokość swojego łącza. Stosuje się przy tym najniższą w Hyper-Transport częstotliwość taktowania -200 MHz.

Automatyczna konfiguracja gwarantuje początkowy start systemu. Bez niego procesor z technologią Hyper-Transport nie mógłby się odwołać do mostka południowego, żeby pobrać stamtąd rozszerzone parametry konfiguracji. Jednak automatyczne dopasowanie wykorzystuje maksymalnie osiem bitów szerokości magistrali. W wypadku połączenia asymetrycznego korzysta ono z szerokości węższej magistrali. Dlatego też podczas startu systemu konieczna jest optymalizacja programowa za pomocą parametrów z BIOS-u. W nim zapisana jest maksymalna częstotliwość taktowania, która zależy od zastosowanych podzespołów, ale także od konstrukcji płyty i zastosowanego laminatu.

Dla ułatwienia konfiguracji rejestry kontrolne urządzeń Hyper-Transport zachowują się zgodnie z zasadą Plug-and-Play. Podczas skanowania magistrali i konfiguracji urządzenia Hyper-Transport zachowują się dokładnie tak, jak urządzenia PCI. W ten sposób przejście na nową magistralę nie powinno stanowić problemu dla programistów piszących BlOS-y i sterowniki.

7. Mostek główny

HyperTransport – szczegóły

Żądanie odczytu - polecenie oprócz typu, wielkości i adresu żądanego bloku zawiera również sterowanie synchronizacji.

Każda topologia Hyper-Transport zawiera na szczycie tzw. mostek główny (host bridge), który kieruje ruchem danych. Wszystkie pakiety albo przychodzą z mostka głównego, albo są do niego przeznaczone. Dopiero przyszłe rozszerzenia sieciowe powinny umożliwić również bezpośrednią komunikację między podzespołami (peer-to-peer). W systemach z 64-bitowymi Opteronami AMD rolę mostka głównego przejmuje procesor. W jednym łańcuchu Hyper-Transport można połączyć maksymalnie 32 urządzenia. Do adresowania każde urządzenie otrzymuje swój numer jednostkowy (UnitlD), przy czym dla mostka głównego zarezerwowany jest numer jednostkowy 0.

W niektórych zastosowaniach można połączyć dwa mostki główne w jednym łańcuchu. Ma to sens w systemach nadmiarowych i klastrach, które współdzielą jedno urządzenie l/O. W takim wypadku każdy z mostków głównych musi być przyłączony na końcu łańcucha. Jeden pracuje jako mostek nadrzędny (master) i zarządza wszystkimi urządzeniami w łańcuchu, drugi - mostek podporządkowany (slave) - może niezależnie od nadrzędnego odwoływać się do wszystkich urządzeń. Interesującym przypadkiem specjalnym w dużych instalacjach sieciowych jest łańcuch o podwójnym zakończeniu bez współdzielenia (non-sharing). W tym celu łańcuch przerywany jest programowo w połowie, a każdy z mostków głównych zarządza swoją częścią. Jeżeli jedno z urządzeń w łańcuchu ulegnie uszkodzeniu, oba mostki główne konfigurują łańcuch od nowa, z uszkodzonym urządzeniem jako punktem podziału. Taki sposób postępowania nadaje się również do dynamicznego równoważenia obciążenia magistrali - load balancing.