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HyperTransport 3.0: Mehr Geschwindigkeit, neue Funktionen [Update]

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Das von AMD angeführte HyperTransport-Industriekonsortium feiert den dritten Opteron-Geburtstag mit der HT-3.0-Spezifikation. Sie soll nicht nur eine maximal mögliche Datentransferrate von 41,6 Milliarden Byte/s bringen, sondern auch neue Funktionen, die vor allem zur Anbindung interner und externer Geräte per HT interessant sind.

Die vor rund zwei Jahren verabschiedete HyperTransport-2.0-Spezifikation, der beispielsweise auch die aktuellen AMD64-Prozessoren folgen, beschreibt HT-Links mit bis zu 32 Signalpfaden (x32), die mit bis zu 1,4 GHz Taktfrequenz arbeiten und dank DDR-Technik damit 2,8 Gigatransfers pro Sekunde leisten. Über einen solchen x32-Link lassen sich 11,2 Milliarden Byte/s übertragen – also 11,2 GByte/s (und keine Gibibyte/s). Bei gleichzeitiger Übertragung über ein Vollduplex-HT-Interface mit 32 (differenziellen) Signalpfaden ("32x32"), also 128 elektrischen Leitungen alleine für die Datensignale, würde HT 2.0 bei 1,4 GHz insgesamt bis zu 22,4 GByte/s übertragen. Dieses Limit verdoppelt HT 3.0 annähernd durch höhere Taktfrequenzen von bis zu 2,6 GHz (5,2 GT/s) auf 41,6 GByte/s, wobei Abwärtskompatibilität zu HT-2.0-Hardware bestehen soll.

In der Praxis (sprich: bei AMD64-Prozessoren) sind bisher höchstens 16x16-HT2000-Interfaces zu finden, die 1 GHz Taktfrequenz, also 2 GT/s, erreichen, und damit pro Richtung bei optimaler Ausnutzung theoretisch bis zu 4 GByte/s übertragen, insgesamt also 8 GByte/s. Würde man die mit HT 2.0 zulässigen 1,4 GHz ausschöpfen, brächte es ein 16x16-Link auf bis zu 11,2 GByte/s, mit HT 3.0 wären nun 20,8 GByte/s möglich.

War die HyperTransport-Technik zunächst ausschließlich für die Chip-zu-Chip-Kommunikation gedacht, kam sie später auch über Steckverbinder als Board-zu-Board-Verbindung zum Einsatz: In Servern wie dem HP DL585 oder Iwill H8502 sind einzelne Prozessor-Tochterkarten, die auch Speichermodule tragen, über lösbare HT-Verbindungen angebunden. Mit HT 2.0 kam auch ein standardisierter Steckverbinder namens HTX, der maximal 16x16-Karten aufnimmt; dieser Slot ist bisher nur auf wenigen Mainboards von Iwill und Supermicro zu finden; als Steckkarten sind vor allem HTX-InfiniBand-Hostadapter von PathScale zu haben. HT 3.0 erweitert die HTX-Fähigkeiten um Hot Plugging, was zuvor nur für HyperTransport-Switches definiert war.

[Update:] Die schnelleren HT-3.0-Datentransferraten sind auch zur Anbindung von Koprozessoren interessant; diesen Einsatzzweck hatte AMD bereits explizit erwähnt. Mit dem XD1000 bietet aber beispielsweise die Startup-Firma XtremeData einen Koprozessor auf Basis eines Stratix-II-FPGA von Altera an, der in einen freien Sockel-940-Steckplatz eines Opteron-Boards passt. Die Firma NetLogic offeriert mit dem NETL7 NLS1000 einen 10-GBit/s-"Content-Prozessor" mit HT-Interface, Raza Microelectronics bietet die XLR-Prozessoren mit bis zu 8 MIPS64-Kernen, 32 Threads und zwei 10-Gigabit-Ethernet-Ports an.

Auch ist es mit HT 3.0 optional möglich, HT-Links automatisch zu splitten, also etwa einen 16x16-Link in zwei 8x8-Links aufzuspalten. Die neue Spezifikation definiert ferner ebenfalls optionale Stromsparmodi, etwa eine dynamische Variation der HT-Link-"Breite" (Zahl der Signalleitungen) und der Betriebsfrequenz, um die Anforderungen an Kühlung und Stromversorgung zu mindern.

Ein neuer HT-Link-Betriebsmodus namens "AC Operating Mode" ist speziell für längere Leitungen und möglicherweise sogar Kabel vorgesehen. Die differenziellen HT-Signalpfade werden dabei durch Koppelkondensatoren gleichspannungsmäßig entkoppelt, eine 8-Bit-10-Bit-Kodierung hilft – wie auch bei Verfahren wie Serial ATA, InfiniBand oder PCI Express –, konstante Gleichspannungspegel zu vermeiden. Der AC-Modus könnte sich zur Kopplung beispielsweise von modularen Rechnersystemen oder Clustern eignen, bringt jedoch auch geringere Datentransferraten und höhere Latenzzeiten als die DC-gekoppelten Betriebsmodi mit sich. Laut HT-Konsortium sollen AC-Modus-taugliche HT-Ports aber auch DC-kompatibel bleiben.

Das HT-Konsortium zitiert eine In-Stat-Schätzung aus dem vergangenen Jahr, nach der im Laufe des Jahres 2006 weltweit rund 49,5 Millionen Geräte mit HT-Technik ausgeliefert würden, darunter 26,73 Millionen Desktop-Rechner, 7,35 Millionen Notebooks und knapp 1,3 Millionen Server. Die Zahl der Geräte mit HT-Bauteilen soll demnach bis 2009 jährlich um etwa 28 Prozent wachsen. (ciw)