HyperTransport匯流排技术,简称“HT总线”,以前曾被称作“闪电数据传输”(Lightning Data TransportLDT),是一种電腦處理器的互聯技術。它是一種高速、双向、低延时、点对点(P2P)、串行或者并行的高带宽连接总线技术,最早在1999年由超微半導體提出並發起,並聯合NVIDIAALiATIApple全美達IBMCISCO等多個硬體廠商組成HyperTransport開放聯盟,于2001年4月2日开始將此匯流排技術投入使用,並由HyperTransport联合会(The HyperTransport Consortium)负责改进和发展此技术。[1][2][3][4]

名稱

賣場中常有「HT匯流排」與日後英特爾「HT技術」的混淆,然而這兩個是截然不同的技術。HT一般指HyperTransport,或簡稱HT匯流排,一般情況下HyperTransport聯合會都是使用全稱「HyperTransport」以免造成歧義。而應用於奔騰4處理器、英特爾Nehalem微架構及其後續微架構之處理器的「HT技術」,英特爾的官方簡稱是HTTHyper-Threading Technology 或簡稱HT TechnologyHT技術)。

概览

HyperTransport旨在提高个人计算机服务器嵌入式系统,以及网络和电信设备内集成电路之间的通信速度。该技术有助于减少系统之中的布线数量,从而能够减少系统瓶颈,让当前速度更快的微处理器能够更加有效地在高端多处理器系统中使用系统内存。英特爾在使用QPI以前常用的前端匯流排,與同時代的HyperTransport匯流排規格相比,後者擁有更高的頻寬以及記憶體存取速率,而英特爾的技術,要求不同的RAM存取速率範圍要有各自的連接界面,這種設計導致了若要減少匯流排頻寬瓶頸,勢必會增加主機板的佈線設計複雜度。HT匯流排的擴展HTX3.1在最高頻寬時,可以作為一個統一匯流排容納四根DDR4模組的所需頻寬,若需要容納更多的DDR4記憶體,則可能需要兩個或更多的HTX3.1匯流排控制器,然而這樣做會使每個控制器的傳輸值降低。

主要特性:

  • 提供比现有技术高得多的带宽
  • 使用低延时响应和较少的引脚数
  • 在保持与传统电脑总线的兼容性的同时,可以扩展到新的SNA(系统网络架构)总线
  • 操作系统保持透明,对周边设备驱动程序的影响极小

現時HT匯流排的一個擴展規格HTX3.1,相對於在2014年面世的高速DDR4記憶體以及較慢的TeraByte級(約1GB/s[5],與高階PCIe SSD類似)ULLtraDIMM快閃型隨機存取記憶體(RAM)技術,仍然在競爭中佔上風。

連接、傳輸率

HyperTransport迄今推出了4个版本——1.x、2.0、3.0、3.1,它們之中運作频率最低200MHz,最高3.2GHz(而PCI总线频率为33MHz或66MHz)。它也是一种双倍数据速率(DDR)连接技术,意味着它可以在一个时钟信号的上行沿和下行沿各传输一次数据。HT3.1当运行在3.2GHz時可以最高以6400MT/s传递数据。而且它具有自适应性,允许根据當前的運算需求,在晶片組北橋)或處理器中确定自己的频率。此外,HyperTransport的資料傳輸模式是雙向傳輸、各向獨占、同時進行的。[6]

HyperTransport支援自適應位元寬度,範圍從每鏈路2位元到32位元;每個HyperTransport控制器還有兩路單向鏈路。在HT3.1版本中,當運作於32位元每鏈路、以及HT3.1的最高規格的時脈時,理論傳輸值可達每個傳輸方向25.6GB/s(3.2GHz×每時鐘週期傳輸兩次×每鏈路32位元之位寬),或雙向共51.2GB/s的頻寬,幾乎比現有的個人電腦、工作站以及伺服器的匯流排標準都要高,同樣也是高效能運算及網路中最快的匯流排標準(注:QPI在英特爾的技術說明上不屬於匯流排,儘管它的頻寬最大可以超過HT匯流排之最高頻寬)。[7][8]

在單個系統中,它允許不同寬度的鏈路混合連接,比如一個系統中CPU使用16位元鏈路,8位元連接至記憶體而另外8位元連接外圍裝置;除此以外還支援鏈路拆分,不同位宽标准的总线可以变为同一位宽标准的总线(比如说,其中單個16位的鏈路可以拆分為兩个8位的鏈路),这就令Hypertransport既能满足CPU和内存之间的互联,也能满足周边设备之间的互联。而且HyperTransport拥有比其他的匯流排解決方案标准更低的延迟。此外,為滿足多個裝置的連接,HyperTransport還支援菊花鏈的手段實作之。[9]連接對象除了SMP系統中處理器與處理器、普通個人電腦的處理器與晶片組以外,還有路由控制晶片、晶片組的南北橋晶片、其它匯流排的控制器等等,只要連接對象擁有HyperTransport控制器,即可進行連接,無需中介界面。[2]

電信號制式上,HyperTransport使用類似於低電壓差分信號(LVDS)的1.2V運作電壓。[10]HT2.0加入post-cursor發射器去加重。HT3.0加入混雜和接收相位校準以及可選發射器前置去加重。[9]

資料封包

HyperTransport的資料傳輸基于資料封包/包裹(Packet)。在HT匯流排中,不管连接的物理位宽是多少,每个包裹总是由32位元的数据集合组成。命令消息总是放在包裹的最前面。如果一个包裹里面包含有地址,那么命令消息的最后8位元数据和下面的32位元数据就会串成一个40位元的地址。如果有64位寻址的需求,那么就会预先计划一个附加的32位元控制数据包。另外的32位元数据是有效数据(payload)。传输的数据不管实际长度是多少,总会被填充到某个32位元的倍数。[9][8]

HyperTransport的包裹以位次(bit times)的方式实现互联。所需要的位次的数量由互联设备之间的位宽决定。HyperTransport还能用于转换系统管理信息、发送中断、发送探针给邻近的设备或者处理器,以及充当一般I/O和数据的交换的桥梁。HyperTransport有两种不同类型的写命令,称作Posted和Non-Posted。Posted这种写方式不需要目标的回应,一般用于高带宽设备之间的互联。None-Posted的写方式,相反地,就需要目标以一种“target done”的方式回应。读取数据同样也会使目标发送读回应。[6]HT匯流排支援多重處理,和PCI相同的consumer/producer次序規則模型。[9]

電源管理

HyperTransport提供了比ACPI更加先进的电源管理系统。它可以根据处理器睡眠状态(C State)的变化发送改变设备状态(D state)的信号。比如说,当CPU进入睡眠状态时候,关闭硬盘。另外HyperTransport提供的是2.5V的低电压。HT3.0中新增新的電源功能,允許一個集中式電源管理控制器實現電源管理策略。

版本規格

HyperTransport
版本
發布年份 最大HT匯流排時脈 每鏈路最大位寬 最大頻寬(雙向) 單向16位元位寬之最大頻寬(GB/s) 單向32位元位寬之最大頻寬* (GB/s)
1.0 2001 800 MHz 32-bit 12.8 GB/s 3.2 6.4
1.1 2002 800 MHz 32-bit 12.8 GB/s 3.2 6.4
2.0 2004 1.4 GHz 32-bit 22.4 GB/s 5.6 11.2
3.0 2006 2.6 GHz 32-bit 41.6 GB/s 10.4 20.8
3.1 2008 3.2 GHz 32-bit 51.2 GB/s 12.8 25.6