2.3.2.1. Топологии

^{в начало}

Существует три типа топологий, поддерживаемых стандартом HyperTransport(tm): хост, туннель и односвязное устройство. Хост – это прямое подключение периферийного устройства к процессору или свичу. Туннель – это ведомое устройство (slave device) с двумя портами HyperTransport(tm), которые позволяют подсоединять устройства последовательно. Односвязное устройство – это ведомое устройство, формирующее конечную точку подключения цепочки HyperTransport(tm). Ведомые устройства могут быть либо мостами к другим шинам, таким как PCI, либо контроллерами, наподобие контроллеров Gigabit Ethernet или SCSI.

Свитчи (switch - переключатель)позволяют производить подключение многих цепочек соединений, и каждый порт из этой цепочки может выполнять одну из двух ролей: хост или слэйв. Преимущество свитчей состоит в том, что они могут иметь не только различное число портов, но также эти порты могут быть как разной ширины, так и отличаться по скорости передачи. Что позволяет свитчам балансировать нагрузки при передаче больших потоков данных или соединять различные компоненты системы на разных скоростях передачи и при неодинаковой ширине шины.

Базовое соединение point-to-point может быть использовано в различных топологиях, необходимых при разработке того или иного устройства.

Простейшая и самая дешевая конфигурация соединения HyperTransport(tm) достигается за счет использования одной цепочки устройств с одним хостом и одним или более туннелирующим мостом, как это показано на рисунке 2.12.

Рис.2.12. Конфигурация соединения HyperTransport(tm)

Такая конфигурация допускает подключение нескольких шин PCI для получения большей пропускной способности и большего количества слотов. Например, для конфигурации, использующей 6 слотов PCI на частотах в 66 МГц, в простейшем случае будет необходимо три последовательно соединенных друг с другом PCI моста. На самом деле, также можно установить «южный мост» в конце цепочки для предоставления смешанного доступа к процессору. В качестве шины, подключаемой к «южному мосту», может служить, например, USB.

Работа шины HyperTransport(tm) предусматривает использование двух или более процессоров, каждый из которых применяется для решения специфической задачи или для разделения одной-единственной задачи, требующей огромного количества процессорного времени. Схема такого подключения с двумя процессорами приводится на рисунке 2.13. Также свитчи на шине HyperTransport(tm) могут быть использованы для подключения контроллеров Gigabit Ethernet и SCSI к интерфейсу HyperTransport(tm), как показано нарисунке 2.14. Эта конфигурация состоит из двух свитчей, расположенных каскадом, что увеличивает количество доступных портов.

Рис.2.13. Схема подключения с двумя процессорами

Рис.2.14. Использование свитчей на шине HyperTransport(tm) для подключения контроллеров

Для устройств, которым необходима избыточность и наибольшая надежность для предотвращения сбоев и ошибок, применяется конфигурация, показанная на рисунке 2.14.

При использовании этой конфигурации соединение каждого моста PCI — HyperTransport(tm) дублируется. Одно из этих соединений работает по назначению, другое — в нагруженном резерве. Данные, передаваемые по такому соединению, маршрутизируются через два различных свитча к двум независимым, выполняющим одинаковые функции процессорам. Система будет работать до тех пор, пока не произойдет сбой одновременно в двух дублирующих цепях. Если же один из процессоров или свитчей начинает сбоить, то передача и обработка данных происходит через другой свитч ко второму процессору. Если один из компонентов, ассоциированный с шиной PCI, дает сбой, то другой обеспечивает доступ к аналогичному элементу системы.

Устойчивость к ошибкам.

Устойчивость к ошибкам очень важна практически для всех коммуникационных систем, по которым осуществляется обмен данными. Шина HyperTransport(tm) позволяет, в помощь системным архитекторам, увеличить устойчивость к ошибкам при разработке соединений point-to-point, создать избыточные системы с повышенной надежностью эксплуатации, включая конфигурации с поддержкой горячего подключения. Использование соединений point-to-point значительно увеличивает возможность локализации ошибок в системе. Что касается шины PCI, то ошибка в отдельном компоненте может нарушить работу сегмента шины. Комбинируя мосты PCI — HyperTransport(tm) со свитчами HyperTransport(tm), системные разработчики выбирают между возможностью иметь несколько PCI слотов и возможностью максимальной локализации ошибок в системе. К тому же, в конфигурации, имеющей хотя бы один свитч, HyperTransport(tm) поддерживает возможность горячего подключения компонентов для устранения ошибок в системе прямо во время ее работы. За счет этого возможно без проблем, не отключая всю систему, произвести замену вышедшего из строя блока на новый.

Каждая цепочка HyperTransport(tm) может быть подключена к двум контроллерам (dual hosted), позволяя резервному контроллеру запускаться тогда, когда первичный вышел из строя. Благодаря этому достигается повышенная чрезмерность в конструкции системы. В результате этого можно избавиться от локализованных точек ошибок, поскольку абсолютно все в системе дублируется (рисунок 2.15).

Рис.2.15. Цепочки HyperTransport(tm)

Электрическая модель.

Комбинация соединений point-to-point и дифференциального однонаправленного сигналирования упрощает разработку системных плат и позволяет устанавливать большие расстояния между компонентами, нежели это достигалось при использовании шины PCI. Соединение HyperTransport(tm) может применяться между чипами на материнской плате компьютера, между отдельными платами, а также между аппаратными блоками одной системы. Расстояния между соединениями при шине HyperTransport(tm) достигают иногда 0.6-0.75 метров, в зависимости от расположения плат и разводки между ними. Соединения также могут быть использованы в виде небольших кабелей для подсоединения периферийных устройств напрямую к системной шине компьютера.

Как пример высоких скоростей передачи данных на большие расстояния фирма API NetWorks продемонстрировала технологическую разработку, позволяющую использовать соединения HyperTransport(tm). Были достигнуты скорости передачи данных в 12.8 Гбит/c при длине соединения в 6 футов (~1.8 м). Поскольку одновременно шиной HyperTransport(tm) поддерживаются топологии цепь и звезда, то общая длина цепи может составлять несколько метров, в то же время, допуская достаточно высокую гибкость в конфигурировании системы.

Дифференциальное сигналирование использует амплитуду сигнала в 600 мВ, получаемое из 1.2 В напряжения питания. При работе шины HyperTransport(tm) оба конца цепи приводятся в соответствие к одному импедансу (одному полному сопротивлению). Поскольку для соединения используются двунаправленные линии с однонаправленным сигналированием, то для подключения служат два набора контактов, по одному в каждом направлении. Каждый из наборов соединений имеет в своем составе несколько проводов: один для передачи бита данных в одном определенном направлении, следующий — для сигналирования передачи 8 бит данных, и оставшийся — для контроля передачи информации. Всего в шине HyperTransport(tm) предусмотрено семь фиксированных сигнальных частот от 200 МГц до 800 МГц с шагом 100 МГц (от 400 МТ/c до 1.6 ГТ/c с шагом 200 МТ/c соответственно).

Длина соединения определяется во время его инициализации. При этом, чем большую ширину шины имеют устройства, тем уже для них нужно организовать интерфейс. После инициализации скорость передачи для всех соединений устанавливается в значение 400 MT/с, а потом уже конфигурируется программно, с помощью BIOS, в желаемое значение быстроты передачи данных и ширины шины, за счет возможностей двунаправленного соединения. Это значит, что можно увеличить ширину шины в одном направлении, например, при передаче данных от подключенного устройства, благодаря уменьшению ширины шины от передающего устройства, и наоборот.