برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

گذر از FSB به QPI

 

دو شركت اینتل و AMD در طی چند سال گذشته با تغییر در معماری، فركانس، میزان كش و تعداد هسته، پردازنده‌های مختلفی معرفی كرده‌اند. اگر به مشخصات این محصولات كمی توجه كنید قطعاً متوجه خواهید شد كه یكی از مواردی كه معمولاً در معرفی یك محصول جدید تغییر پیدا كرده، فركانس و معماری گذرگاه اصلی سیستم بوده است.
همانطور كه می‌دانید این گذرگاه بطور معمول پردازنده را به چیپست پل شمالی متصل می‌كند و داده‌ها را به پردازنده و یا از پردازنده به پل شمالی منتقل می‌كند.
 دو شركت اینتل وAMD در طی چند سال گذشته با تغییر در گذرگاه پردازنده (گذرگاه اصلی سیستم) هر چند وقت یكبار محصولات جدیدی معرفی كرده‌اند. بطور كلی گذرگاه پردازنده‌های شركت اینتل تغییرات بیشتری را نسبت به گذرگاه پردازنده‌های رقیبش داشته هر چند كه این تغییرات جزئی بودند. در ابتدا معماری گذرگاه پردازنده در محصولات هر دو شركت یكسان 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 یكدیگر مقایسه كنیم.

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


جدول 1 :  فركانس گذرگاه FSB در پردازنده‌های شركت AMD

به عنوان مثال فركانس FSB در پردازنده‌های Sempron K7 شركت AMD معادل 200 مگاهرتز است كه می‌تواند حداكثر 2700 مگابایت داده در ثانیه انتقال دهد. همانطور كه در جدول بالا مشاهده است بالاترین مدل پردازنده‌ در این سری دارای فركانس گذرگاه 200 مگاهرتز است كه قادر به انتقال حداكثر 3200 مگابایت در ثانیه می‌باشد.
اما FSB پردازنده‌های شركت اینتل در هر سیكل 4 مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهند. اولین پردازنده پنتیوم 4 دارای فركانس گذرگاه 100 مگاهرتز بود و می‌توانست حداكثر 3200 مگابایت در ثانیه انتقال دهد. در حقیقت اینتل با استفاده از تكنولوژی QDR توانست فركانس گذرگاه پردازنده‌های خود را كاهش 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 فركانس داشتند). این موضوع سبب شد تا میزان نویز در گذرگاه پردازنده‌های اینتل كاهش پیدا كند و اینتل بتواند محصولاتی با حداكثر نرخ انتقال اطلاعات بالاتری معرفی كند.
در جدول 2 سیر تكاملی گذرگاه FSB در پردازنده‌های اینتل مشخص شده است.


جدول 2: گذرگاه FSB در پردازنده‌های اینتل

نكته‌ایی كه در مورد FSB باید به آن توجه كرد مربوط به فركانس FSB است.
در اكثریت رسانه‌ها فركانس FSB پردازنده‌‌های شركت اینتل و AMD از ضرب فركانس در تعداد دفعات انتقال مشخص ‌شده است. به عنوان مثال در اكثریت وب سایت‌ها و نشریات مشاهده خواهید كرد كه فركانس FSB برای پردازنده‌های Sempron شركت AMD برابر با 333 مگاهرتز درج شده درحالیكه فركانس FSB پردازنده‌های Sempron 166 مگاهرتز است. بطور كلی برای گذرگاه FSB این طور مرسوم شده كه مقادیر MT/s را به عنوان فركانس در نظر می‌گیرند.

اما در مورد معماری FSB باید به بررسی چند نكته بپردازیم:
همانطور كه می‌دانید زمانیكه گفته می‌شود یك گذرگاه دارای عرض باس 64 بیت است یعنی در آن گذرگاه بطور همزمان 64 بیت از داده‌ها انتقال پیدا می‌كند. 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 كنترل و آدرس است. بنابراین برای اتصال یك پردازنده به پل شمالی از طریق FSB تقریباً به 150 مسیر نیاز است. قرار دادن ‌این مسیرها در كنار یكدیگر موجب می‌شود تا طراحی مادربوردها بسیار دشوار شود. علاوه بر این با توجه به اینكه انتقال اطلاعات در گذرگاه FSB بطور موازی انجام می‌گیرد به سختی می‌توان فركانس را در این گذرگاه افزایش داد زیرا افزایش فركانس موجب ایجاد نویز و اختلال در انتقال داده‌ها می‌شود. به همین دلیل هم هست که در جدول 2 حداکثر میزان فركانس برای گذرگاه FSB پردازنده‌های اینتل 400 مگاهرتز است.

مسئله دیگری كه باید به آن توجه كرد نحوه انتقال اطلاعات است.
در معماری FSB  از یك 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 یك جهت انتقال پیدا می‌كنند. با توجه به مشكلات ذكر شده، شركت AMD در پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64 از گذرگاه FSB استفاده نكرد 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. یكی از این باس‌ها برای اتصال بین پردازنده و حافظه استفاده می‌شود كه بطور خلاصه باس حافظه نامیده می‌شود. باس دیگر رابط بین پردازنده و دیگر اجزای كامپیوتر بواسطه چیپست مادربورد است كه HyperTransport نامیده می‌شود.
 باس HyperTransport توسط كنسرسیومی شامل چند كمپانی نظیر
 AMD، nVIDIA وApple معرفی شد. بطوركلی این باس برای كاربردهای مختلفی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و منحصراً مختص به پردازنده‌های شركت AMD نیست. تا كنون این باس در سه نسخه مختلف عرضه شده كه می‌توان آنها را در فركانس و عرض باس‌های مختلفی پیكره‌بندی كرد. در ادامه مقاله به بررسی هر یك از این نسخه‌ها خواهیم پرداخت. 
شكل 1 نحوه ارتباط پردازنده با دیگر اجزا سیستم را در پردازنده‌های مبتنی بر معماری AMD64 نمایش می‌دهد.
 در این شكل "Bridge" در حقیقت چیپست مادربورد است و بستگی به این چیپست، مادربورد می‌تواند یك و یا دو چیپست داشته باشد. در محصولات دو چیپستی همه وسایل جانبی شامل هارددیسك‌ها، كارت‌های توسعه، USB، Firewire و ... به چیپست دوم متصل می‌شوند (چیپست دوم پل جنوبی نامیده می‌شود كه در شكل 1 نمایش داده نشده است). در حالیكه در محصولات تك چیپستی همه چیزها به تك چیپست متصل می‌شود.


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

پردازنده‌های سرور شركت AMD نظیر Opteron ( بستگی به مدلشان) می‌توانند 1، 2 و یا 3 باس HyperTransport داشته باشند. این باس‌ها برای ارتباط چندین پردازنده با یكدیگر استفاده می‌شوند و اجازه می‌دهند تا آنها با یكدیگر صحبت كنند. بطور مثال سرورهای كه مادربوردشان از بیش از یك پردازنده پشتیبانی می‌كند دارای 2 یا 3 باس HyperTransport هستند. اما از آنجاییكه سیستم‌های خانگی و كامپیوتر‌های همراه تنها از یك پردازنده استفاده می‌كنند بنابراین دارای تنها یك باس HyperTransport هستند.
HyperTransport علاوه بر جدا كردن 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 می‌كند و بنابراین به پردازنده اجازه می‌دهد تا داده‌های مربوط به I/O را بطور همزمان ارسال و دریافت كند (شكل 2). HT یك گذرگاه سریال است و برای انتقال اطلاعات از روش سیگنالینگ تفاضلی (Differential Signaling ) استفاده می‌كند. قبل از آنكه بررسی نسخه‌های مختلف HT بپردازیم اجازه دهید در مورد سیگنالینگ تفاضلی صحبت كنیم.


شكل 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 كند.

 سیگنالینگ تفاضلی
همانطور که اشاره شد افزایش فركانس موجب ایجاد نویز در گذرگاه‌ها و مسیرهای انتقال داده می‌شود. گذرگاه‌هایی كه از روش سیگنالینگ تفاضلی استفاده می‌كنند برای حدف نویز ناشی از میدان‌های مغناطیسی از روشی به نام Cancellation (حذف) استفاده می‌كنند. همانطور كه می‌دانید زمانیكه در یك سیم جریان الكتریكی جاری می‌شود در اطراف آن میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌شود. اگر این میدان‌های مغناطیسی به اندازه كافی قوی باشند روی سیم‌های مجاور خود اختلال ایجاد می‌كنند و به داده‌های كه از درون آنها انتقال پیدا می‌كند، صدمه می‌زنند.  این مشكل مكالمه متداخل یا CrossTalk نامیده می‌شود.
در روش Cancellation برای حذف این میدان‌های مغناطیسی هر سیگنال دو مرتبه انتقال داده می‌شود. در این روش یك سیگنال مشابه با سیگنال اصلی اما با ولتاژ منفی برای گیرنده ارسال می‌شود (شكل 3). بنابراین زمانیكه گیرنده این دو سیگنال یكسان اما با دو ولتاژ قرینه را دریافت می‌كند آنها را با یكدیگر مقایسه می‌كند. تفاوت بین این دو سیگنال، نویز است و بنابراین گیرنده به سادگی می‌تواند میزان نویز را تشخیص دهد و آن را حذف كند. در شكل 3، +TD سیگنال اصلی انتقال داده و –TD همان سیگنال اما با ولتاژ منفی است.


شكل 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
كلیه پردازنده‌های مبتنی بر سوكت 754 و پردازنده‌های Sempron مبتنی بر سوكت AM2 از HyperTransport نسخه 1 (HT1) استفاده می‌كنند. پردازنده‌های Athlon64 مبتنی بر سوكت AM2 از نسخه 2 (HT2) و پردازنده‌های Phenom (سوكت AM2+) نیز از نسخه 3 (HT3) پشتیبانی می‌كنند. AMD در گذرگاه كلیه پردازنده‌هایش از مسیرهای 16 بیتی استفاده كرده، اگرچه باس HT اجازه استفاده از مسیرهای 32 بیتی را نیز فراهم می‌كند. در جدول 3 فركانس و حداكثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport 1.x (در صورتیكه از مسیر‌های 16 بیتی استفاده شود) مشخص شده است.


جدول 3: مشخصات HyperTransport 1.x

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

8 / تعداد دفعات انتقال در هر سیكل × فركانس * عرض باس (تعداد بیت) = حداكثر نرخ انتقال اطلاعات

فركانس HT در پردازنده‌های مبتنی بر سوكت 754،  800 مگاهرتز است. بنابراین حداكثر 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 حداكثر نرخ انتقال اطلاعات برای این سری از پردازنده‌ها برابر با 6400 مگابایت بر ثانیه درج شده است. همانطور كه در بخش ابتدای مقاله گفته شد HT دارای دو مسیر (دو جهت) مجزا برای ارسال و دریافت داده‌ها است كه در هر جهت 3200 مگابایت بر ثانیه انتقال می‌دهد و بنابراین برخی‌ها برای محاسبه حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در HT، 3200 در عدد 2 ضرب می‌كنند ( اگرچه این روش غلط است، زیرا در یك اتوبان دو جهته اگر در هر جهت حداكثر سرعت مجاز 120 كیلومتر در ساعت باشد هیچگاه نمی‌توان گفت كه در كل اتوبان حداكثر سرعت مجاز 240 كیلومتر در ساعت است).
از طرف دیگر فركانس HT بوسیله چیپست می‌تواند كاهش پیدا كند و یا حتی عرض باس در به جای 16 بیت به 8 بیت برسد. چیپست‌های اولیه شركت VIA برای پلتفرم K8 نظیر K8T800 دارای فركانس 800 مگاهرتز بودند اما عرض باس آنها در عوض 16 بیت، 8 بیت بود.
به هرحال كنسرسیوم HyperTransport حداكثر پهنای باند HT1 را برابر با 12.8 گیگابایت بر ثانیه اعلام كرده است. زیرا آنها عرض باس را 32 بیت در نظر گرفته‌اند و این درحالی است كه AMD از عرض باس 16 بیت در پردازنده‌هایش استفاده كرده است.

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


جدول 4:  مشخصات HyperTransport 2.0

این بار شركت AMD از حداكثر فركانس و نرخ انتقال اطلاعات گذرگاه HT استفاده نكرده است. در حقیقت پردازنده‌های AMD كه مبتنی بر HT 2 هستند (كلیه پردازنده‌های مبتنی بر سوكت 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 كاملاً با یكدیگر سازگار هستند بنابراین در صورتیكه پردازنده مبتنی بر HT 1 روی مادربوردی با HT 2 قرار گیرد با همان میزان سرعت HT 1 عمل خواهد كرد.
كنسرسیوم HyperTransport حداكثر نرخ انتقال اطلاعات برای HT 2 را برابر با 22.4 گیگابایت بر ثانیه اعلام كرده است (2 × 11200 = 8 / 2 × 1400 × 32 در دو جهت).

نسخه HyperTransport 3
علاوه بر افزایش فركانس 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)، شكافتن مسیر
 (Link Splitting یا Un-Ganging)ر، Hot Plugging و تنظیم دینامیكی عرض باس و فركانس (Dynamic Link Clock/Width Adjustment) می‌شود. تنها پردازنده‌های Phenom از نسخه HT 3 استفاده می‌كنند. بنابراین HT 3 در سیستم‌های مبتنی بر سوكت AM2+ و 1207+ استفاده شده است.
فركانس در HT 3 افزایش پیدا كرده اما هنوز با HT 1.x و HT 2 سازگار است. در جدول 5 فركانس و پهنای باند HT 3.0 ارایه شده است :


جدول 5 : مشخصات HyperTransport 3

شركت AMD یكبار دیگر از حداكثر نرخ انتقال اطلاعات HyperTransport برای پردازنده‌هایش استفاده كرده است. پردازنده‌های Phenom مبتنی بر HT 3 دارای حداكثر نرح انتقال اطلاعات 10400 مگابایت بر ثانیه (10.4 گیگابایت بر ثانیه) هستند. اگر به وب سایت شركت AMD مراجعه كنید در قسمت معرفی پردازنده‌های Phenom حداكثر نرخ انتقال اطلاعات برای آنها معادل 5200 MT/S درج شده است. همانطور كه گفته شده HT 3.0  با دیگر نسخه‌های HT سازگار است بنابراین در صورتیكه یك پردازنده مبتنی بر HT 3.0 روی مادربوردی مبتنی بر HT 2 قرار گیرد (به عنوان مثال یك پردازنده Phenom روی مادربوردی با سوكت AM2 قرار گیرد) سیستم با كارایی پایین‌تر عمل خواهد كرد.

QPI؛ باس جدید اینتل
همانطور که در بخش‌های قبل عنوان شد پردازنده‌های اینتل در چند سال گذشته از FSB استفاده كرده‌اند. نسل بعدی پردازنده‌های اینتل كه به نام Core i7 مشهور است دارای كنترلر حافظه مجتمع هستند. به عبارت ساده‌تر در این نسل، كنترل كننده 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. یك باس حافظه برای اتصال پردازنده به حافظه و یك باس I/O برای اتصال پردازنده به دیگر وسایل جانبی. این باس كه یك باس جدید است QuickPath Interconnect و یا به اختصار QPI نامیده می شود. ما در این بخش قصد داریم توضیحات مختصری در مورد نحوه عملكرد این باس جدید ارایه كنیم.
 
در شكل 4 و 5 معماری سنتی كه در پردازنده‌های اخیر اینتل بكار گرفته شده با معماری جدیدی كه در پردازنده‌های نسل بعدی اینتل بكار گرفته خواهد شد، مقایسه كرده‌ایم. همانطور كه مشاهده می‌كنید در معماری سنتی اینتل حافظه توسط چیپست پل شمالی كنترل می‌شود در حالیكه در معماری جدید حافظه توسط پردازنده كنترل می‌شود.


شكل 4: معماری FSB استفاده شده در پردازنده‌های رایج اینتل


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

شركت AMD از سال 2003 میلادی و دقیقاً زمانیكه برای اولین بار پردازنده‌های آتلون 64 را معرفی كرد، كنترلر حافظه را درون پردازنده‌هایش قرار داد. همه پردازنده‌های رایج شركت AMD دارای كنترلر حافظه مجتمع هستند و همانطور كه گفته شد برای ارتباط با وسایل دیگر از باس HyperTransport استفاده می‌كنند. به هرحال QPI و HT هدف یكسانی دارند و عملكرد آنها خیلی مشابه با یكدیگر است، اگرچه آنها با یكدیگر سازگار نیستند.
از نقطه نظر فنی QPI و HT باس به حساب نمی‌آیند زیرا آنها یك اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point) هستند. بطور كلی باس مجموعه‌ی از سیم‌ها است كه اجازه می‌دهد چندین قطعه همزمان به آن متصل شود در حالیكه یك اتصال نقطه به نقطه مسیری است كه تنها دو وسیله به آن متصل می‌شود و با یكدیگر ارتباط برقرار می‌كنند. بهرحال اگرچه از نظر فنی اشتباه است كه این اتصالات را باس بنامیم اما ما برای درك بهتر مطلب در این مقاله این اتصالات را باس نامیده‌ایم.
اكنون اجازه دهید تا نحوه عملكرد QPI را شرح دهیم.

همانطور كه در شكل 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 یك باس خارجی وجود دارد و از آنجایی كه 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 آنكه به بررسی نحوه عملكرد QPI بپردازیم، اجازه دهید توضیح مختصری در مورد نسل بعدی چیپست‌های اینتل كه از QPI پشتیبانی می‌كنند، ارایه كنیم.
از آنجایی كه كنترل كننده حافظه درون پردازنده‌مجتمع شده است چیپست پل شمالی (  MCH  یا همان Memory Controller Hub ) فضای خالی زیادی بدست آورده است. بنابراین شركت اینتل توانسته دو چیپست پل شمالی و جنوبی را در یكدیگر ادغام كند. از آنجاییكه كنترلر حافظه از چیپست پل شمالی حذف شده اینتل مجبور به تغییر نام تك چیپست خود شده است. اینتل این چیپست را I/O Hub نامگذاری كرده كه به اختصار IOH نامیده می‌شود.


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

QPI چگونه كار می‌كند؟
هر یك از مسیرها 20 بیت در هر سیكل انتقال می‌دهد. از این 20 بیت 16 بیت برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شود و 4 بیت باقی‌مانده برای كد اصلاح است كه
(CRC (Cyclical Redundancy Check نامیده می‌شود و اجازه می‌دهد تا دریافت كننده اطلاعات دریافت شده را بررسی كند و از وضعیت سلامت و بی‌عیب بودن آن اطمینان پیدا كند.
اولین نسخه QPI با فركانس 3.2 گیگاهرتز عمل می‌كند و در هر سیكل دو مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهد. به عبارت دیگر QPI برای انتقال اطلاعات از تكنولوژی DDR استفاده می‌كند و اطلاعات را در لبه‌های بالا رونده و پایین‌ رونده هر سیكل انتقال می‌دهد. با توجه به این موضوع می‌توان گفت فركانس
QPI 6.4 گیگاهرتز است. اما اینتل برای درك بهتر مفاهیم از عبارت
(GT/s (Gigabyte Transfer per Second استفاده می‌كند و در اكثر بخش‌های وب سایت این شركت درج شده كه QPI گذرگاهی با نرخ انتقال 6.4 GT/s است. از آنجایی كه در هر سیكل 16 بیت از اطلاعات انتقال پیدا می‌كند، حداكثر 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 كردید كه نرخ انتقال اطلاعات QPI برابر با 25.6 گیگابایت بر ثانیه درج شده تعجب نكنید زیرا از آنجاییكه QPI برای ارسال و دریافت اطلاعات از دو مسیر مجزا استفاده می‌كند بنابراین برخی میزان نرخ انتقال اطلاعات را برای این باس در عدد 2 ضرب می‌كنند.
در مقایسه با FSB ، روش QPI در هر سیكل اطلاعات كمتری را انتقال می‌دهد اما در فركانس بالاتر عمل ‌می‌كند. سریع‌ترین فركانس FSB در پردازنده‌های اینتل اكنون 1600 مگاهرتز است كه تنها مدل Core 2 Extreme QX9770 دارای چنین فركانس FSB است. این FSB در حقیقت دارای فركانس 400 مگاهرتز است ولی با توجه به اینكه در هر سیكل 4 بار عملیات انتقال اطلاعات انجام می‌گیرد به آن یك گذرگاه 1600 مگاهرتزی گفته می‌شود (البته به این نكته توجه داشته باشید كه اكثر پردازند‌های رایج اینتل این‌روزها دارای فركانس FSB 1066 و 1333 مگاهرتز هستند). حداكثر 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 فركانس 3200 مگاهرتز (8 برابر سریع‌تر از FSB 1600 مگاهرتزی) است كه در هر سیكل 2 مرتبه عملیات انتقال اطلاعات را انجام می‌دهد. اگر به فرمول مربوط به محاسبه حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در چند خط بالاتر بالا دقت كنید متوجه می‌شوید كه فركانس گذرگاه معادل 6400 مگاهرتز (6.4 گیگاهرتز) درج شده است. از طرف دیگر همانطور كه گفتیم QPI قادر است اطلاعات مربوط به خواندن و نوشتن را در دو مسیر مجزا انتقال دهد كه هر مسیر دارای پهنای باندی برابر با 12.8 گیگابایت در ثانیه است در حالیكه گذرگاه FSB 1600 مگاهرتزی كنونی اینتل همین میزان پهنای باند را برای هر دو عملیات خواندن و نوشتن فراهم می‌كند. علاوه بر این حجم اطلاعاتی كه باید در FSB انتقال پیدا كند بیشتر از QPI است زیرا در FSB باید داده‌های مربوط به I/O و حافظه انتقال پیدا می‌كند اما در QPI با توجه به اینكه كنترل كننده حافظه در پردازنده مجتمع شده تنها اطلاعات مربوط به I/O انتقال پیدا می‌كند. بنابراین با توجه به این موضوع QPI كمتر مشغول خواهد شد و پهنای باند قابل دسترس بیشتری خواهد داشت.
QPI همچنین از HT نیز سریع‌تر خواهد بود. حداكثر نرخ انتقال اطلاعات در تكنولوژی HT برابر 10.4 گیگابایت بر ثانیه است (2.4 گیگابایت كمتر از QPI). بنابراین باس خارجی پردازنده‌های سری Core i7 شركت اینتل 23 درصد سریع‌تر از پردازنده‌های سری Phenom شركت AMD است. اگرچه دیگر پردازنده‌های شركت AMD نظیر Athlon64 و Athlon64 X2 از یك نرخ انتقال پایین‌تر استفاده می‌كنند. آنها از باس خارجی با حداكثر نرخ انتقال اطلاعات 4 گیگابایت در ثانیه استفاده می كنند كه
 QPI 220 درصد سریع‌تر از آنهاست.

اكنون اجازه دهید در مورد نحوه انتقال اطلاعات در QPI صحبت كنیم.
روش انتقال اطلاعات در QPI همانند HT بصورت سیگنالینگ تفاضلی است. بنابراین برای انتقال هر بیت داده نیاز به یك زوج سیم است، به شكل 3 توجه كنید. QPI در كل از 84 سیم استفاده می‌كند (84 سیم برای هر دو مسیر) كه تقریباً نصف تعداد سیم‌های است كه در FSB پردازنده‌های رایج اینتل استفاده می‌شود (150 سیم). بنابراین سومین مزیت QPI نسبت به FSB استفاده از تعداد سیم‌های كمتر است. این موضوع موجب می‌شود تا هزینه‌های ساخت برای تولید‌كنندگان مادربوردها كاهش پیدا كند و از طرف دیگر نیز طراحی مادربوردها ساده‌تر می‌شود.


شكل 7 :نمایی از معماری لایه‌بندی فیزیکیQPI

QPI از یك معماری لایه‌بندی استفاده می‌كند (شبیه به معماری شبكه‌های كامپیوتری) كه شامل 4 لایه فیزیكی (Physical)، رابط (Link)، مسیریابی (Routing) و پروتكل (Protocol) است.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :