سفارش تبلیغ

پایه عکاسی مونوپاد
جمکرانی شویم
از آنچه به کارت می آید بپرس و آنچه را به کارت نمی آید واگذار . [امام علی علیه السلام]
مقاله
درباره



مقاله



با سلام من دانشجوی رشته کامپیوتر هستم و امید وارم بتونم تو این زمینه به شما دوستان کمک کنم.
لیست یادداشت‌ها
آرشیو یادداشت‌ها


اشاره :
نگاهی به QPI؛ گذرگاه جدید اینتل و مقایسه آن با FSB و HyperTrasort  


دو شرکت اینتل و AMD در طی چند سال گذشته با تغییر در معماری، فرکانس، میزان کش و تعداد هسته، پردازنده‌های مختلفی معرفی کرده‌اند. اگر به مشخصات این محصولات کمی توجه کنید قطعاً متوجه خواهید شد که یکی از مواردی که معمولاً در معرفی یک محصول جدید تغییر پیدا کرده، فرکانس و معماری گذرگاه اصلی سیستم بوده است.
همانطور که می‌دانید این گذرگاه بطور معمول پردازنده را به چیپست پل شمالی متصل می‌کند و داده‌ها را به پردازنده و یا از پردازنده به پل شمالی منتقل می‌کند.
 دو شرکت اینتل وAMD در طی چند سال گذشته با تغییر در گذرگاه پردازنده (گذرگاه اصلی سیستم) هر چند وقت یکبار محصولات جدیدی معرفی کرده‌اند. بطور کلی گذرگاه پردازنده‌های شرکت اینتل تغییرات بیشتری را نسبت به گذرگاه پردازنده‌های رقیبش داشته هر چند که این تغییرات جزئی بودند. در ابتدا معماری گذرگاه پردازنده در محصولات هر دو شرکت یکسان بود اما با معرفی پردازنده‌ها و معماری‌های جدیدتر این گذرگاه نیز دستخوش تغییراتی شد.
در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع گذرگاه‌های مورد استفاده در پردازنده‌ها بپردازیم و آنها را از نظر معماری با یکدیگر مقایسه کنیم.

FSB؛ گذرگاه سنتی
"گذرگاه جلوی سیستم" یا Front Side Bus که به اختصار FSB نامیده‌ می‌شود پردازنده را به چیپست پل شمالی متصل می‌کند. این گذرگاه در پردازنده‌های Pentium 4 و Core 2 شرکت اینتل و کلیه پردازنده‌های مبتنی بر سوکت 462 شرکت AMD نظیر Athlon XP و ... مورد استفاده قرار گرفته است. FSB در پردازنده‌های هر دو شرکت اینتل و AMD دارای عرض باس 64 بیت است یا به عبارت ساده‌تر، از این باس بطور همزمان 64 بیت داده عبور می‌کند. اما فرکانس و تعداد دفعات انتقال اطلاعات در آن برای پردازنده‌های این دو شرکت متفاوت است. 
FSB در کلیه پردازنده‌هایAMD مبتنی بر سوکت 462 ، در هر سیکل دو مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهند. بنابراین در این سری از پردازنده‌ها حداکثر نرخ انتقال اطلاعات FSB از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
 8 / (فرکانس FSB) × 2 * (بیت 64) = حداکثر نرخ انتقال اطلاعات
در جدول 1 کلیه فرکانس‌های FSB که شرکت AMD برای پردازنده‌های مبتنی بر سوکت 462 استفاده کرده مشخص شده است.


جدول 1 :  فرکانس گذرگاه FSB در پردازنده‌های شرکت AMD

به عنوان مثال فرکانس FSB در پردازنده‌های Sempron K7 شرکت AMD معادل 200 مگاهرتز است که می‌تواند حداکثر 2700 مگابایت داده در ثانیه انتقال دهد. همانطور که در جدول بالا مشاهده است بالاترین مدل پردازنده‌ در این سری دارای فرکانس گذرگاه 200 مگاهرتز است که قادر به انتقال حداکثر 3200 مگابایت در ثانیه می‌باشد.
اما FSB پردازنده‌های شرکت اینتل در هر سیکل 4 مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهند. اولین پردازنده پنتیوم 4 دارای فرکانس گذرگاه 100 مگاهرتز بود و می‌توانست حداکثر 3200 مگابایت در ثانیه انتقال دهد. در حقیقت اینتل با استفاده از تکنولوژی QDR توانست فرکانس گذرگاه پردازنده‌های خود را کاهش دهد و در عین حال به نرخ انتقال اطلاعاتی معادل با پردازنده‌های رقیبش برسد (پردازنده‌های AMD برای رسیدن به پهنای باند 3200 مگابایت بر ثانیه نیاز به 200 مگاهرتز فرکانس داشتند). این موضوع سبب شد تا میزان نویز در گذرگاه پردازنده‌های اینتل کاهش پیدا کند و اینتل بتواند محصولاتی با حداکثر نرخ انتقال اطلاعات بالاتری معرفی کند.
در جدول 2 سیر تکاملی گذرگاه FSB در پردازنده‌های اینتل مشخص شده است.


جدول 2: گذرگاه FSB در پردازنده‌های اینتل

نکته‌ایی که در مورد FSB باید به آن توجه کرد مربوط به فرکانس FSB است.
در اکثریت رسانه‌ها فرکانس FSB پردازنده‌‌های شرکت اینتل و AMD از ضرب فرکانس در تعداد دفعات انتقال مشخص ‌شده است. به عنوان مثال در اکثریت وب سایت‌ها و نشریات مشاهده خواهید کرد که فرکانس FSB برای پردازنده‌های Sempron شرکت AMD برابر با 333 مگاهرتز درج شده درحالیکه فرکانس FSB پردازنده‌های Sempron 166 مگاهرتز است. بطور کلی برای گذرگاه FSB این طور مرسوم شده که مقادیر MT/s را به عنوان فرکانس در نظر می‌گیرند.

اما در مورد معماری FSB باید به بررسی چند نکته بپردازیم:
همانطور که می‌دانید زمانیکه گفته می‌شود یک گذرگاه دارای عرض باس 64 بیت است یعنی در آن گذرگاه بطور همزمان 64 بیت از داده‌ها انتقال پیدا می‌کند. انتقال 64 بیت از داده‌ها بطور همزمان مستلزم 64 مسیر برای انتقال داده‌ها است. علاوه بر این 64 مسیر، نیاز به تعدادی مسیر دیگر برای فرمان‌های کنترل و آدرس است. بنابراین برای اتصال یک پردازنده به پل شمالی از طریق FSB تقریباً به 150 مسیر نیاز است. قرار دادن ‌این مسیرها در کنار یکدیگر موجب می‌شود تا طراحی مادربوردها بسیار دشوار شود. علاوه بر این با توجه به اینکه انتقال اطلاعات در گذرگاه FSB بطور موازی انجام می‌گیرد به سختی می‌توان فرکانس را در این گذرگاه افزایش داد زیرا افزایش فرکانس موجب ایجاد نویز و اختلال در انتقال داده‌ها می‌شود. به همین دلیل هم هست که در جدول 2 حداکثر میزان فرکانس برای گذرگاه FSB پردازنده‌های اینتل 400 مگاهرتز است.

مسئله دیگری که باید به آن توجه کرد نحوه انتقال اطلاعات است.
در معماری FSB  از یک باس خارجی واحد استفاده می‌شود. در این باس برای ارسال و دریافت اطلاعات نمی‌توان داده‌های مربوط به ارسال و دریافت را بطور همزمان انتقال داد به عبارت دیگر داده‌ها، همزمان تنها در یک جهت انتقال پیدا می‌کنند. با توجه به مشکلات ذکر شده، شرکت AMD در پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64 از گذرگاه FSB استفاده نکرد و با توجه به تغییر در معماری پردازنده‌هایش، معماری گذرگاه اصلی سیستم را نیز تغییر داد.

 HyperTransport؛ نوآوری AMD
پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64 همانند
 Athlon64، Athlon64 X2، Athlon64 FX، Opteron، Sempron ، Phenom
و Phenom 2 دو باس خارجی دارند. یکی از این باس‌ها برای اتصال بین پردازنده و حافظه استفاده می‌شود که بطور خلاصه باس حافظه نامیده می‌شود. باس دیگر رابط بین پردازنده و دیگر اجزای کامپیوتر بواسطه چیپست مادربورد است که HyperTransport نامیده می‌شود.
 باس HyperTransport توسط کنسرسیومی شامل چند کمپانی نظیر
 AMD، nVIDIA وApple معرفی شد. بطورکلی این باس برای کاربردهای مختلفی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و منحصراً مختص به پردازنده‌های شرکت AMD نیست. تا کنون این باس در سه نسخه مختلف عرضه شده که می‌توان آنها را در فرکانس و عرض باس‌های مختلفی پیکره‌بندی کرد. در ادامه مقاله به بررسی هر یک از این نسخه‌ها خواهیم پرداخت. 
شکل 1 نحوه ارتباط پردازنده با دیگر اجزا سیستم را در پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64 نمایش می‌دهد.
 در این شکل "Bridge" در حقیقت چیپست مادربورد است و بستگی به این چیپست، مادربورد می‌تواند یک و یا دو چیپست داشته باشد. در محصولات دو چیپستی همه وسایل جانبی شامل هارددیسک‌ها، کارت‌های توسعه، USB، Firewire و ... به چیپست دوم متصل می‌شوند (چیپست دوم پل جنوبی نامیده می‌شود که در شکل 1 نمایش داده نشده است). در حالیکه در محصولات تک چیپستی همه چیزها به تک چیپست متصل می‌شود.


شکل 1 : نحوه ارتباط پردازنده با دیگر اجزا سیستم در پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64

پردازنده‌های سرور شرکت AMD نظیر Opteron ( بستگی به مدلشان) می‌توانند 1، 2 و یا 3 باس HyperTransport داشته باشند. این باس‌ها برای ارتباط چندین پردازنده با یکدیگر استفاده می‌شوند و اجازه می‌دهند تا آنها با یکدیگر صحبت کنند. بطور مثال سرورهای که مادربوردشان از بیش از یک پردازنده پشتیبانی می‌کند دارای 2 یا 3 باس HyperTransport هستند. اما از آنجاییکه سیستم‌های خانگی و کامپیوتر‌های همراه تنها از یک پردازنده استفاده می‌کنند بنابراین دارای تنها یک باس HyperTransport هستند.
HyperTransport علاوه بر جدا کردن مسیر‌های داده مربوط به حافظه و I/O شامل چندین برتری دیگر نیز می‌شود.
این باس برای عملیات فرستادن داده‌ها به پردازنده و دریافت داده‌ها از پردازنده مسیرهای مجزایی را فراهم می‌کند و بنابراین به پردازنده اجازه می‌دهد تا داده‌های مربوط به I/O را بطور همزمان ارسال و دریافت کند (شکل 2). HT یک گذرگاه سریال است و برای انتقال اطلاعات از روش سیگنالینگ تفاضلی (Differential Signaling ) استفاده می‌کند. قبل از آنکه بررسی نسخه‌های مختلف HT بپردازیم اجازه دهید در مورد سیگنالینگ تفاضلی صحبت کنیم.


شکل 2 :  در باس HyperTransport برای عملیات ارسال و دریافت داده‌ها از مسیرهای مجزایی استفاده می‌شود این امکان به پردازنده اجازه می‌دهد تا داده‌های مربوط به I/O را بطور همزمان ارسال و دریافت کند.

 سیگنالینگ تفاضلی
همانطور که اشاره شد افزایش فرکانس موجب ایجاد نویز در گذرگاه‌ها و مسیرهای انتقال داده می‌شود. گذرگاه‌هایی که از روش سیگنالینگ تفاضلی استفاده می‌کنند برای حدف نویز ناشی از میدان‌های مغناطیسی از روشی به نام Cancellation (حذف) استفاده می‌کنند. همانطور که می‌دانید زمانیکه در یک سیم جریان الکتریکی جاری می‌شود در اطراف آن میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌شود. اگر این میدان‌های مغناطیسی به اندازه کافی قوی باشند روی سیم‌های مجاور خود اختلال ایجاد می‌کنند و به داده‌های که از درون آنها انتقال پیدا می‌کند، صدمه می‌زنند.  این مشکل مکالمه متداخل یا CrossTalk نامیده می‌شود.
در روش Cancellation برای حذف این میدان‌های مغناطیسی هر سیگنال دو مرتبه انتقال داده می‌شود. در این روش یک سیگنال مشابه با سیگنال اصلی اما با ولتاژ منفی برای گیرنده ارسال می‌شود (شکل 3). بنابراین زمانیکه گیرنده این دو سیگنال یکسان اما با دو ولتاژ قرینه را دریافت می‌کند آنها را با یکدیگر مقایسه می‌کند. تفاوت بین این دو سیگنال، نویز است و بنابراین گیرنده به سادگی می‌تواند میزان نویز را تشخیص دهد و آن را حذف کند. در شکل 3، +TD سیگنال اصلی انتقال داده و –TD همان سیگنال اما با ولتاژ منفی است.


شکل 3: سیگنالینگ تفاضلی

نسخه‌های مختلف HT
از زمان ارائه اولین نسخه HT، این روش دستخوش تغییراتی شده است و تا کنون سه نسخه از آن عرضه شده که در ادامه به هر یک از آنها بطور مختصر خواهیم پرداخت.

نسخه HyperTransport 1.x
کلیه پردازنده‌های مبتنی بر سوکت 754 و پردازنده‌های Sempron مبتنی بر سوکت AM2 از HyperTransport نسخه 1 (HT1) استفاده می‌کنند. پردازنده‌های Athlon64 مبتنی بر سوکت AM2 از نسخه 2 (HT2) و پردازنده‌های Phenom (سوکت AM2+) نیز از نسخه 3 (HT3) پشتیبانی می‌کنند. AMD در گذرگاه کلیه پردازنده‌هایش از مسیرهای 16 بیتی استفاده کرده، اگرچه باس HT اجازه استفاده از مسیرهای 32 بیتی را نیز فراهم می‌کند. در جدول 3 فرکانس و حداکثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport 1.x (در صورتیکه از مسیر‌های 16 بیتی استفاده شود) مشخص شده است.


جدول 3: مشخصات HyperTransport 1.x

HT در هر سیکل 2 مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهد. به عبارت دیگر نحوه انتقال اطلاعات در این باس بصورت DDR است. بنابراین حداکثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری را توسط فرمول زیر می‌توان محاسبه کرد:

8 / تعداد دفعات انتقال در هر سیکل × فرکانس * عرض باس (تعداد بیت) = حداکثر نرخ انتقال اطلاعات

فرکانس HT در پردازنده‌های مبتنی بر سوکت 754،  800 مگاهرتز است. بنابراین حداکثر نرخ انتقال اطلاعات در گذرگاه این پردازنده‌ها برابر با 3200 مگابایت بر ثانیه است (3200 = 2 × 800 × 16). اما در برخی از وب سایت‌ها و نشریات حداکثر نرخ انتقال اطلاعات برای این سری از پردازنده‌ها برابر با 6400 مگابایت بر ثانیه درج شده است. همانطور که در بخش ابتدای مقاله گفته شد HT دارای دو مسیر (دو جهت) مجزا برای ارسال و دریافت داده‌ها است که در هر جهت 3200 مگابایت بر ثانیه انتقال می‌دهد و بنابراین برخی‌ها برای محاسبه حداکثر نرخ انتقال اطلاعات در HT، 3200 در عدد 2 ضرب می‌کنند ( اگرچه این روش غلط است، زیرا در یک اتوبان دو جهته اگر در هر جهت حداکثر سرعت مجاز 120 کیلومتر در ساعت باشد هیچگاه نمی‌توان گفت که در کل اتوبان حداکثر سرعت مجاز 240 کیلومتر در ساعت است).
از طرف دیگر فرکانس HT بوسیله چیپست می‌تواند کاهش پیدا کند و یا حتی عرض باس در به جای 16 بیت به 8 بیت برسد. چیپست‌های اولیه شرکت VIA برای پلتفرم K8 نظیر K8T800 دارای فرکانس 800 مگاهرتز بودند اما عرض باس آنها در عوض 16 بیت، 8 بیت بود.
به هرحال کنسرسیوم HyperTransport حداکثر پهنای باند HT1 را برابر با 12.8 گیگابایت بر ثانیه اعلام کرده است. زیرا آنها عرض باس را 32 بیت در نظر گرفته‌اند و این درحالی است که AMD از عرض باس 16 بیت در پردازنده‌هایش استفاده کرده است.

نسخه HyperTransport 2
این نسخه از HT در سال 2006 معرفی شد که فرکانس و در نتیجه نرخ انتقال اطلاعات در آن افزایش پیدا کرد. علاوه بر آن خصوصیت جدیدی به این نسخه اضافه شده که اجازه می‌دهد تا پردازنده ساده‌تر با وسایل مبتنی بر درگاه‌های PCI Express ارتباط برقرار کند. در جدول 4 فرکانس و حداکثر نرخ انتقال اطلاعات این نسخه ارایه شده است.


جدول 4:  مشخصات HyperTransport 2.0

این بار شرکت AMD از حداکثر فرکانس و نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه HT استفاده نکرده است. در حقیقت پردازنده‌های AMD که مبتنی بر HT 2 هستند (کلیه پردازنده‌های مبتنی بر سوکت 939 و AM2 به استثنای پردازنده‌های Sempron) دارای نرخ انتقال اطلاعات 4000 مگابایت بر ثانیه (4 گیگابایت در ثانیه) هستند. HT 1.x و HT 2 کاملاً با یکدیگر سازگار هستند بنابراین در صورتیکه پردازنده مبتنی بر HT 1 روی مادربوردی با HT 2 قرار گیرد با همان میزان سرعت HT 1 عمل خواهد کرد.
کنسرسیوم HyperTransport حداکثر نرخ انتقال اطلاعات برای HT 2 را برابر با 22.4 گیگابایت بر ثانیه اعلام کرده است (2 × 11200 = 8 / 2 × 1400 × 32 در دو جهت).

نسخه HyperTransport 3
علاوه بر افزایش فرکانس و در نتیجه افزایش نرخ انتقال اطلاعات، HT 3 دارای چندین خصوصیت جدید نسبت به HT 2 است. این خصوصیات شامل : وضعیت عملیاتی AC (AC Operating Mode)، شکافتن مسیر
 (Link Splitting یا Un-Ganging)ر، Hot Plugging و تنظیم دینامیکی عرض باس و فرکانس (Dynamic Link Clock/Width Adjustment) می‌شود. تنها پردازنده‌های Phenom از نسخه HT 3 استفاده می‌کنند. بنابراین HT 3 در سیستم‌های مبتنی بر سوکت AM2+ و 1207+ استفاده شده است.
فرکانس در HT 3 افزایش پیدا کرده اما هنوز با HT 1.x و HT 2 سازگار است. در جدول 5 فرکانس و پهنای باند HT 3.0 ارایه شده است :


جدول 5 : مشخصات HyperTransport 3

شرکت AMD یکبار دیگر از حداکثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport برای پردازنده‌هایش استفاده کرده است. پردازنده‌های Phenom مبتنی بر HT 3 دارای حداکثر نرح انتقال اطلاعات 10400 مگابایت بر ثانیه (10.4 گیگابایت بر ثانیه) هستند. اگر به وب سایت شرکت AMD مراجعه کنید در قسمت معرفی پردازنده‌های Phenom حداکثر نرخ انتقال اطلاعات برای آنها معادل 5200 MT/S درج شده است. همانطور که گفته شده HT 3.0  با دیگر نسخه‌های HT سازگار است بنابراین در صورتیکه یک پردازنده مبتنی بر HT 3.0 روی مادربوردی مبتنی بر HT 2 قرار گیرد (به عنوان مثال یک پردازنده Phenom روی مادربوردی با سوکت AM2 قرار گیرد) سیستم با کارایی پایین‌تر عمل خواهد کرد.

QPI؛ باس جدید اینتل
همانطور که در بخش‌های قبل عنوان شد پردازنده‌های اینتل در چند سال گذشته از FSB استفاده کرده‌اند. نسل بعدی پردازنده‌های اینتل که به نام Core i7 مشهور است دارای کنترلر حافظه مجتمع هستند. به عبارت ساده‌تر در این نسل، کنترل کننده حافظه به جای اینکه در چیپست پل شمالی باشد در پردازنده گنجانده شده است. این موضوع سبب شده تا پردازنده‌های این نسل دارای دو باس خارجی شوند. یک باس حافظه برای اتصال پردازنده به حافظه و یک باس I/O برای اتصال پردازنده به دیگر وسایل جانبی. این باس که یک باس جدید است QuickPath Interconnect و یا به اختصار QPI نامیده می شود. ما در این بخش قصد داریم توضیحات مختصری در مورد نحوه عملکرد این باس جدید ارایه کنیم.
 
در شکل 4 و 5 معماری سنتی که در پردازنده‌های اخیر اینتل بکار گرفته شده با معماری جدیدی که در پردازنده‌های نسل بعدی اینتل بکار گرفته خواهد شد، مقایسه کرده‌ایم. همانطور که مشاهده می‌کنید در معماری سنتی اینتل حافظه توسط چیپست پل شمالی کنترل می‌شود در حالیکه در معماری جدید حافظه توسط پردازنده کنترل می‌شود.


شکل 4: معماری FSB استفاده شده در پردازنده‌های رایج اینتل


شکل 5 : معماری QPI استفاده شده در پردازنده‌های نسل جدید اینتل

شرکت AMD از سال 2003 میلادی و دقیقاً زمانیکه برای اولین بار پردازنده‌های آتلون 64 را معرفی کرد، کنترلر حافظه را درون پردازنده‌هایش قرار داد. همه پردازنده‌های رایج شرکت AMD دارای کنترلر حافظه مجتمع هستند و همانطور که گفته شد برای ارتباط با وسایل دیگر از باس HyperTransport استفاده می‌کنند. به هرحال QPI و HT هدف یکسانی دارند و عملکرد آنها خیلی مشابه با یکدیگر است، اگرچه آنها با یکدیگر سازگار نیستند.
از نقطه نظر فنی QPI و HT باس به حساب نمی‌آیند زیرا آنها یک اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point) هستند. بطور کلی باس مجموعه‌ی از سیم‌ها است که اجازه می‌دهد چندین قطعه همزمان به آن متصل شود در حالیکه یک اتصال نقطه به نقطه مسیری است که تنها دو وسیله به آن متصل می‌شود و با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. بهرحال اگرچه از نظر فنی اشتباه است که این اتصالات را باس بنامیم اما ما برای درک بهتر مطلب در این مقاله این اتصالات را باس نامیده‌ایم.
اکنون اجازه دهید تا نحوه عملکرد QPI را شرح دهیم.

همانطور که در شکل 6 مشخص است QPI مشابه با HT دارای دو مسیر مجزا برای ارتباط بین چیپست و پردازنده است. این موضوع موجب می‌شود تا پردازنده همزمان قادر به ارسال و دریافت اطلاعات باشد. در معماری سنتی اینتل یعنی FSB تنها یک باس خارجی وجود دارد و از آنجایی که این باس برای هر دو عملیات ارسال و دریافت اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد بنابراین عملیات ارسال و دریافت اطلاعات بطور همزمان نمی‌توانند انجام شوند.
قبل از آنکه به بررسی نحوه عملکرد QPI بپردازیم، اجازه دهید توضیح مختصری در مورد نسل بعدی چیپست‌های اینتل که از QPI پشتیبانی می‌کنند، ارایه کنیم.
از آنجایی که کنترل کننده حافظه درون پردازنده‌مجتمع شده است چیپست پل شمالی (  MCH  یا همان Memory Controller Hub ) فضای خالی زیادی بدست آورده است. بنابراین شرکت اینتل توانسته دو چیپست پل شمالی و جنوبی را در یکدیگر ادغام کند. از آنجاییکه کنترلر حافظه از چیپست پل شمالی حذف شده اینتل مجبور به تغییر نام تک چیپست خود شده است. اینتل این چیپست را I/O Hub نامگذاری کرده که به اختصار IOH نامیده می‌شود.


شکل 6 : QPI دارای مسیرهای ورودی و خروجی اطلاعات بطور مجزا است.

QPI چگونه کار می‌کند؟
هر یک از مسیرها 20 بیت در هر سیکل انتقال می‌دهد. از این 20 بیت 16 بیت برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شود و 4 بیت باقی‌مانده برای کد اصلاح است که
(CRC (Cyclical Redundancy Check نامیده می‌شود و اجازه می‌دهد تا دریافت کننده اطلاعات دریافت شده را بررسی کند و از وضعیت سلامت و بی‌عیب بودن آن اطمینان پیدا کند.
اولین نسخه QPI با فرکانس 3.2 گیگاهرتز عمل می‌کند و در هر سیکل دو مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهد. به عبارت دیگر QPI برای انتقال اطلاعات از تکنولوژی DDR استفاده می‌کند و اطلاعات را در لبه‌های بالا رونده و پایین‌ رونده هر سیکل انتقال می‌دهد. با توجه به این موضوع می‌توان گفت فرکانس
QPI 6.4 گیگاهرتز است. اما اینتل برای درک بهتر مفاهیم از عبارت
(GT/s (Gigabyte Transfer per Second استفاده می‌کند و در اکثر بخش‌های وب سایت این شرکت درج شده که QPI گذرگاهی با نرخ انتقال 6.4 GT/s است. از آنجایی که در هر سیکل 16 بیت از اطلاعات انتقال پیدا می‌کند، حداکثر نرخ انتقال اطلاعات تئوری در هر مسیر 12.8 گیگابایت در ثانیه است
 (12.8 گیگابایت در ثانیه = 8 (جهت تبدیل بیت به بایت) / 6.4 گیگاهرتز × 16 بیت).
اگر در برخی از نشریات و وب سایت‌ها مشاهده کردید که نرخ انتقال اطلاعات QPI برابر با 25.6 گیگابایت بر ثانیه درج شده تعجب نکنید زیرا از آنجاییکه QPI برای ارسال و دریافت اطلاعات از دو مسیر مجزا استفاده می‌کند بنابراین برخی میزان نرخ انتقال اطلاعات را برای این باس در عدد 2 ضرب می‌کنند.
در مقایسه با FSB ، روش QPI در هر سیکل اطلاعات کمتری را انتقال می‌دهد اما در فرکانس بالاتر عمل ‌می‌کند. سریع‌ترین فرکانس FSB در پردازنده‌های اینتل اکنون 1600 مگاهرتز است که تنها مدل Core 2 Extreme QX9770 دارای چنین فرکانس FSB است. این FSB در حقیقت دارای فرکانس 400 مگاهرتز است ولی با توجه به اینکه در هر سیکل 4 بار عملیات انتقال اطلاعات انجام می‌گیرد به آن یک گذرگاه 1600 مگاهرتزی گفته می‌شود (البته به این نکته توجه داشته باشید که اکثر پردازند‌های رایج اینتل این‌روزها دارای فرکانس FSB 1066 و 1333 مگاهرتز هستند). حداکثر نرخ انتقال اطلاعات برای FSB 1600 مگاهرتزی معادل 12.8 گیگابایت در ثانیه است یعنی دقیقاً معادل QPI.

پس تفاوت QPI با FSB در چیست؟
QPI گذرگاهی با فرکانس 3200 مگاهرتز (8 برابر سریع‌تر از FSB 1600 مگاهرتزی) است که در هر سیکل 2 مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهد. اگر به فرمول مربوط به محاسبه حداکثر نرخ انتقال اطلاعات در چند خط بالاتر بالا دقت کنید متوجه می‌شوید که فرکانس گذرگاه معادل 6400 مگاهرتز (6.4 گیگاهرتز) درج شده است. از طرف دیگر همانطور که گفتیم QPI قادر است اطلاعات مربوط به خواندن و نوشتن را در دو مسیر مجزا انتقال دهد که هر مسیر دارای پهنای باندی برابر با 12.8 گیگابایت در ثانیه است در حالیکه گذرگاه FSB 1600 مگاهرتزی کنونی اینتل همین میزان پهنای باند را برای هر دو عملیات خواندن و نوشتن فراهم می‌کند. علاوه بر این حجم اطلاعاتی که باید در FSB انتقال پیدا کند بیشتر از QPI است زیرا در FSB باید داده‌های مربوط به I/O و حافظه انتقال پیدا می‌کند اما در QPI با توجه به اینکه کنترل کننده حافظه در پردازنده مجتمع شده تنها اطلاعات مربوط به I/O انتقال پیدا می‌کند. بنابراین با توجه به این موضوع QPI کمتر مشغول خواهد شد و پهنای باند قابل دسترس بیشتری خواهد داشت.
QPI همچنین از HT نیز سریع‌تر خواهد بود. حداکثر نرخ انتقال اطلاعات در تکنولوژی HT برابر 10.4 گیگابایت بر ثانیه است (2.4 گیگابایت کمتر از QPI). بنابراین باس خارجی پردازنده‌های سری Core i7 شرکت اینتل 23 درصد سریع‌تر از پردازنده‌های سری Phenom شرکت AMD است. اگرچه دیگر پردازنده‌های شرکت AMD نظیر Athlon64 و Athlon64 X2 از یک نرخ انتقال پایین‌تر استفاده می‌کنند. آنها از باس خارجی با حداکثر نرخ انتقال اطلاعات 4 گیگابایت در ثانیه استفاده می کنند که
 QPI 220 درصد سریع‌تر از آنهاست.

اکنون اجازه دهید در مورد نحوه انتقال اطلاعات در QPI صحبت کنیم.
روش انتقال اطلاعات در QPI همانند HT بصورت سیگنالینگ تفاضلی است. بنابراین برای انتقال هر بیت داده نیاز به یک زوج سیم است، به شکل 3 توجه کنید. QPI در کل از 84 سیم استفاده می‌کند (84 سیم برای هر دو مسیر) که تقریباً نصف تعداد سیم‌های است که در FSB پردازنده‌های رایج اینتل استفاده می‌شود (150 سیم). بنابراین سومین مزیت QPI نسبت به FSB استفاده از تعداد سیم‌های کمتر است. این موضوع موجب می‌شود تا هزینه‌های ساخت برای تولید‌کنندگان مادربوردها کاهش پیدا کند و از طرف دیگر نیز طراحی مادربوردها ساده‌تر می‌شود.


شکل 7 :نمایی از معماری لایه‌بندی فیزیکیQPI

QPI از یک معماری لایه‌بندی استفاده می‌کند (شبیه به معماری شبکه‌های کامپیوتری) که شامل 4 لایه فیزیکی (Physical)، رابط (Link)، مسیریابی (Routing) و پروتکل (Protocol) است.                                            


کلمات کلیدی: گذر از FSB به QPI


نوشته شده توسط 89/8/13:: 1:0 عصر     |     () نظر