Шина QPI (QuickPath Interconnect).

Появление шины QPI (QuickPath Interconnect) было обусловлено недостаточной пропускной способностью прежнего интерфейса между процессором и чипсетом – Front Side Bus (FSB). QPI действует в двунаправленном режиме, позволяя более гибко распределять системные ресурсы (похожий по назначению интерфейс HyperTransport используется в платформах AMD). QPI – это принципиально новая системная шина многоядерных процессоров Intel. Последовательная шина QPI позволила удалить многие "узкие места", присущие процессорам Intel с разделяемой системной шиной. Основное достоинство нового интерфейса - сочетание высокой пропускной способности - до 15 Гбит/с и низкого энергопотребления. Теоретически, Intel смогла повысить пропускную способность существующих интерфейсов в три раза, довольствуясь только 25% уровня энергопотребления старого интерфейса. Кроме того, шины QPI имеют возможность разгона, и почти все процессоры обладают этим в полной мере (множитель частоты шины QPI - от 4x до 64x).

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 Intel 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 (см. рис. 2). 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). Ядро Core i7 для настольных компьютеров имело одну шину QPI, а серверные процессоры (рис. 3) могут иметь два и более таких интерфейсов (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. 3. Использование QPI в серверных платформах