Шина QPI (QuickPath Interconnect).

Шина QPI  (QuickPath Interconnect).

Основное достоинство нового интерфейса - сочетание высокой пропускной способности - до 15 Гбит/с  и низкого энергопотребления. Теоретически, Intel может повысить пропускную способность существующих интерфейсов в три раза, довольствуясь только 25% уровня энергопотребления нынешних интерфейсов. Кроме того, шины QPI имеют возможность разгона, и почти все процессоры будут ею обладать в полной мере. Множитель частоты шины QPI - от 4x до 64x (но процессоры Core i7 920 -2.66 ГГц и Core i7 940 - 2.93 ГГц не будут позволять повышать множитель, определяющий тактовую частоту ядер и, соответственно, технология Intel Dynamic Speed Technology ими тоже поддерживаться не будет).

Высокой эффективности обмена QPI удалось добиться за счёт динамического управления частотой и напряжением принимающего и передающего чипов, а также некоторых других нововведений. Кроме того, компания также разработала чип-диспетчер, который позволяет аппаратно распределять потоки между ядрами процессора. Производительность симулированного 64-ядерного процессора при его помощи удалось повысить в два раза. Все эти новые разработки Intel привели к появлению эффективных и экономичных многоядерных процессоров (рис. 1). Разработанная технология QPI в несколько раз превосходит в эффективности и современную шину PCI Express, широко используемую в персональных компьютерах.
                Шина QPI призвана обеспечить согласованный обмен данными между небольшими группами локальных процессоров, а также взаимодействие между банками памяти (даже не обязательно одного типа) в распределенных системах, включающих не более 128 процессоров. QPI обеспечивает меньшие задержки и более высокую производительность, по сравнению с HyperTransport.

Рис. 1. Архитектурные особенности процессоров с шиной QPI

 В случае, если процессору потребуется доступ к выделенной памяти другого CPU, он сможет связаться с ней посредством одного из каналов QPI.  Шина QPI использует последовательную связь по схеме "точка-точка" (point-to-point), что обеспечивает высокую скорость при малой латентности. Основными достижениями Intel QuickPath Architecture являются:

  - производительность каналов QuickPath Interconnect до 6,4 гигатранзакций в секунду (общая пропускная способность до 25,6 Гбайт/сек);

  - QPI уменьшает количество служебной информации, необходимой для функционирования многопроцессорных систем (что повышает скорость передачи полезных данных);

  - реализован контроль (циклический избыточный код CRC) и повторная передача при обнаружении ошибок на канальном уровне (что обеспечивает целостность данных без ощутимого влияния на производительность);

  - реализована возможность высокоуровневых функций обеспечения надежности, готовности и удобства обслуживания (RAS, Reliability, Availability and Serviceability) благодаря реконфигурации каналов в случае повреждения отдельных участков, поддержке "горячей замены".

Рис. 2. Принципы организации шины QuickPath Interconnect

Один модуль QPI поддерживает 20 линий передачи данных в обоих направлениях со скоростью 6,4 ГТ/с. Суммарная пропускная способность шины – 25,6 гигабайт в секунду (FSB 12,8 ГБ/с, но такой объем одновременно передаваемых данных был доступен только для чтения или только для записи). Таким образом, интерфейс QPI в 2-3 раза эффективнее и к тому же не обременен взаимодействием с оперативной памятью (этим занимается встроенный контроллер памяти DDR3). Ядро Core i7 для настольных компьютеров имеет одну шину QPI, а серверные процессоры имеют два (или четыре) таких интерфейса (один из них отвечает за связь с чипсетом, а другие служат для связи между процессорами). В любом случае, производительности QuickPath Interconnect вполне достаточно, чтобы обеспечить нормальную работу платформ с несколькими CPU.

Рис. 4. Использование QPI в серверных платформах

 Возможности QuickPath Architecture позволяют обеспечить высокоскоростной обмен данными между процессором и внешней памятью, между процессором и концентратором ввода/вывода. Ключевой особенностью архитектуры является применение концепции масштабируемой разделяемой памяти (scalable shared memory) вместо традиционного единого пула памяти, к которому процессоры имеют доступ по единственной шине - FSB. В рамках новой архитектуры каждый CPU будет иметь собственную выделенную память, к которой он будет обращаться напрямую, через свой интегрированный контроллер памяти (ИКП). В случае, если процессору потребуется доступ к выделенной памяти другого CPU, он сможет связаться с ней посредством одного из каналов QuickPath Interconnect (Intel обещает, что такой доступ займет ненамного больше времени, так как QPI обеспечивает очень высокую скорость передачи данных).