Реферат: Компьютерные шины: сущность, виды, назначение
У PCI Express 3.0 мы получим удвоение этих показателей. PCI Express 3.0 использует сигнальную скорость 8 ГТ/с, что даёт пропускную способность 1 Гбайт/с на линию. Таким образом, основной слот для видеокарты получит пропускную способность до 16 Гбайт/с.
На первый взгляд увеличение сигнальной скорости с 5 ГТ/с до 8 ГТ/с не кажется удвоением. Однако стандарт PCI Express 2.0 использует схему кодирования 8B/10B.
PCI Express 3.0 переходит на намного более эффективную схему кодирования 128B/130B, устраняя 20% избыточность. Поэтому 8 ГТ/с – это уже не "теоретическая" скорость; это фактическая скорость, сравнимая по производительности с сигнальной скоростью 10 ГТ/с, если бы использовался принцип кодирования 8b/10b.
1.2 HyperTransport
Шина HyperTransport (HT)— это двунаправленная последовательно-параллельная компьютерная шина с высокой пропускной способностью и малыми задержками.
HyperTransport работает на частотах от 200 МГц до 3,2 ГГц (у шины PCI — 33 и 66 МГц). Кроме того, она использует DDR, что означает, что данные посылаются как по переднему, так и по заднему фронтам сигнала синхронизации, что позволяет осуществлять до 5200 миллионов посылок в секунду при частоте сигнала синхронизации 2,6 ГГц; частота сигнала синхронизации настраивается автоматически.
Шина HyperTransport основана на передаче пакетов. Каждый пакет состоит из 32-разрядных слов, вне зависимости от физической ширины шины (количества информационных линий). Первое слово в пакете — всегда управляющее слово. Если пакет содержит адрес, то последние 8 бит управляющего слова сцеплены со следующим 32-битным словом, в результате образуя 40-битный адрес. Шина поддерживает 64-разрядную адресацию — в этом случае пакет начинается со специального 32 разрядного управляющего слова, указывающего на 64 разрядную адресацию, и содержащего разряды адреса с 40 по 63 (разряды адреса нумеруются начиная с 0). Остальные 32-битные слова пакета содержат непосредственно передаваемые данные. Данные всегда передаются 32-битными словами, вне зависимости от их реальной длины (например, в ответ на запрос на чтение одного байта по шине будет передан пакет, содержащий 32 бита данных и флагом-признаком того, что значимыми из этих 32 бит являются только 8).
Пакеты HyperTransport передаются по шине последовательно. Увеличение пропускной способности влечёт за собой увеличение ширины шины. HyperTransport может использоваться для передачи служебных сообщений системы, для передачи прерываний, для конфигурирования устройств, подключённых к шине и для передачи данных.
Шина HyperTransport нашла широкое применение в качестве процессорной шины. Она имеет оригинальную топологию (Рис.1) на основе линков, тоннелей, цепей и мостов, что позволяет этой архитектуре легко масштабироваться. HyperTransport призвана упростить внутрисистемные сообщения посредством замены существующего физического уровня передачи существующих шин и мостов, а также снизить количество узких мест и задержек. При всех этих достоинствах HyperTransport характеризуется также малым числом выводов (low pin counts) и низкой стоимостью внедрения. HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины, допуская ширину от 2 до 32 бит в каждом направлении (Таблица 2), кроме того, она позволяет передавать асимметричные потоки данных к периферийным устройствам и от них.
Рисунок 1. Топология шины HyperTransport.
HyperTransport v3 применяется в таких процессорах как: новое поколение AMDK8 и все K10, Turion 64 X2/Phenom/PhenomII.
Табл.2 Версии HyperTransport.
| Версия | Год | максимальная частота | максимальная ширина | пиковая пропускная способность (в оба направления) |
| 1.0 | 2001 | 800 МГц | 32 бит | 12,8 Гбайт/c |
| 1.1 | 2002 | 800 МГц | 32 бит | 12,8 Гбайт/c |
| 2.0 | 2004 | 1,4 ГГц | 32 бит | 22,4 Гбайт/c |
| 3.0 | 2006 | 2,6 ГГц | 32 бит | 41,6 Гбайт/c |
| 3.1 | 2008 | 3,2 ГГц | 32 бит | 51,6 Гбайт/c |
1.3 InfiniBand
Infiniband — высокоскоростная коммутируемая последовательная шина, применяющаяся как для внутренних (внутрисистемных), так и для межсистемных соединений.
Порты InfiniBand (коммутатор VoltaireISR-6000)
Подобно PCIExpress, Infiniband использует двунаправленную последовательную шину. Базовая скорость — 2,5 Гбит/с в каждом направлении, применяются порты, состоящие из групп в 1x, 4x и 12x базовых двунаправленных шин (англ. lanes). Существуют режимы SingleDataRate (SDR) - работа с базовой скоростью, DoubleDataRate (DDR) - битовая скорость равна удвоенной базовой и QuadDataRate (QDR) - соответственно, утчетверенной. В настоящий момент применяются, чаще всего порты 4xDDR. Основное назначение Infiniband — межсерверные соединения, в том числе и для организации RDMA (RemoteDirectMemoryAccess).
Пропускная способность приведена в таблице 3.
Табл.3 Пропускная способность интерфейса Infiniband, raw / data
| SDR | DDR | QDR | |
| 1X | 2,5 / 2 Гбит/с | 5 / 4 Гбит/с | 10 / 8 Гбит/с |
| 4X | 10 / 8 Гбит/с | 20 / 16 Гбит/с | 40 / 32 Гбит/с |
| 12X | 30 / 24 Гбит/с | 60 / 48 Гбит/с | 120 / 96 Гбит/с |
Infiniband используется следующими протоколами и API:
RDMA (англ. RemoteDirectMemoryAccess) — группа протоколов удалённого прямого доступа к памяти, при котором передача данных из памяти одного компьютера в память другого компьютера происходит без участия операционной системы, при этом исключается участие CPU в обработке кода переноса и необходимость пересылки данных из памяти приложения в буферную область ОС, то есть данные пересылаются напрямую на соответствующий сетевой контроллер.
uDAPL (англ. UserDirectAccessProgrammingLibrary) — библиотека API для абстрактного транспорта прямого доступа (англ. DirectAccessTransport, DAT). uDAPL (и другие API — в частности kDAPL — kernelDAPL) разрабатывается и поддерживается организацией DATCollaborative.
IPoIB (IPoverInfiniband) — группа протоколов, описывающих передачу IP-пакетов поверх Infiniband:
RFC 4390 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) over InfiniBand
RFC 4391 Transmission of IP over InfiniBand (IPoIB)
RFC 4392 IP over InfiniBand (IPoIB) Architecture
SRP (англ. SCSIRDMAProtocol) — протокол обмена данными между SCSI-устройствами с использованием RDMA.
DDP (англ. Direct Data Placement): RFC 4296 The Architecture of Direct Data Placement (DDP) and Remote Direct Memory Access (RDMA) on Internet Protocols
SDP (англ. SocketDirectProtocol) — протокол установления виртуальных соединений и обмена данными между сокетами поверх Infiniband, передача данных не использует TCP стек ОС, однако использует IP-адреса и может использовать IPoIB для их разрешения.