النقل الفائق

يتوفر بروتوكول HyperTransport بأربعة إصدارات - 1.x، 2.0، 3.0، و3.1 - تعمل بترددات تتراوح بين 200 ميجاهرتز و3.2 جيجاهرتز. وهو أيضًا اتصال DDR أو " معدل نقل بيانات مزدوج "، أي أنه يرسل البيانات على الحافتين الصاعدة والهابطة لإشارة الساعة . يتيح ذلك معدل نقل بيانات أقصى يبلغ 6400 ميجا نقلة/ثانية عند التشغيل بتردد 3.2 جيجاهرتز. يتم التفاوض على تردد التشغيل تلقائيًا مع شريحة اللوحة الأم (الجسر الشمالي) في الحوسبة الحديثة.   

يدعم بروتوكول HyperTransport عرض بت قابل للتفاوض تلقائيًا، يتراوح من 2 إلى 32  بت لكل وصلة؛ ويوجد وصلتان أحاديتان الاتجاه لكل ناقل HyperTransport. مع ظهور الإصدار 3.1، الذي يستخدم وصلات 32 بت كاملة ويستفيد من تردد التشغيل الكامل لمواصفات HyperTransport 3.1، يصل معدل النقل النظري إلى 25.6 جيجابايت /ثانية (3.2 جيجاهرتز × عمليتا نقل لكل دورة ساعة × 32 بت لكل وصلة) لكل اتجاه، أو 51.2 جيجابايت/ثانية كمعدل نقل إجمالي، مما يجعله أسرع من معظم معايير الناقلات الحالية لمحطات عمل الحواسيب الشخصية والخوادم، بالإضافة إلى كونه أسرع من معظم معايير الناقلات للحوسبة والشبكات عالية الأداء.    

يمكن دمج روابط ذات عروض نطاق مختلفة في تكوين نظام واحد، كما في رابط 16 بت إلى وحدة معالجة مركزية أخرى ورابط 8 بت إلى جهاز طرفي، مما يتيح اتصالاً أوسع بين وحدات المعالجة المركزية ، واتصالاً أقل عرض نطاق للأجهزة الطرفية عند الحاجة. كما يدعم هذا النظام تقسيم الروابط، حيث يمكن تقسيم رابط 16 بت واحد إلى رابطين 8 بت. وتتميز هذه التقنية عادةً بزمن استجابة أقل من الحلول الأخرى نظرًا لانخفاض تكاليفها الإضافية.

من الناحية الكهربائية، يُشابه نظام HyperTransport نظام الإشارات التفاضلية منخفضة الجهد (LVDS) الذي يعمل بجهد 1.2  فولت. ^{[ 2 ]} أضاف نظام HyperTransport 2.0 خاصية إزالة التأكيد اللاحقة لإشارة المرسل . أما نظام HyperTransport 3.0 فقد أضاف خاصية التشويش ومحاذاة طور المستقبل، بالإضافة إلى خاصية إزالة التأكيد السابقة لإشارة المرسل (اختيارية).

تعتمد تقنية HyperTransport على الحزم ، حيث تتكون كل حزمة من مجموعة من الكلمات ذات 32 بت ، بغض النظر عن العرض الفعلي للرابط. تحتوي الكلمة الأولى في الحزمة دائمًا على حقل أوامر. تحتوي العديد من الحزم على عنوان ذي 40 بت. تُضاف حزمة تحكم إضافية ذات 32 بت عند الحاجة إلى عنونة ذات 64 بت. تُرسل حمولة البيانات بعد حزمة التحكم. تُضاف حشوة إلى عمليات النقل دائمًا لتكون من مضاعفات 32  بت، بغض النظر عن طولها الفعلي.

تدخل حزم بيانات HyperTransport إلى الشبكة البينية على شكل أجزاء تُعرف بفترات البت. يعتمد عدد فترات البت المطلوبة على عرض نطاق الرابط. يدعم HyperTransport أيضًا مراسلة إدارة النظام، وإشارات المقاطعات، وإرسال طلبات التحقق إلى الأجهزة أو المعالجات المجاورة، وعمليات الإدخال/الإخراج ، وعمليات نقل البيانات العامة. يدعم النظام نوعين من أوامر الكتابة: الكتابة المُرسلة والكتابة غير المُرسلة. لا تتطلب الكتابة المُرسلة استجابة من الجهاز المستهدف، ويُستخدم هذا النوع عادةً مع الأجهزة ذات النطاق الترددي العالي، مثل حركة مرور الوصول الموحد إلى الذاكرة أو عمليات نقل الوصول المباشر إلى الذاكرة . تتطلب الكتابة غير المُرسلة استجابة من المُستقبِل على شكل استجابة "تم الانتهاء من الهدف". تتطلب عمليات القراءة أيضًا استجابة تحتوي على البيانات المقروءة. يدعم HyperTransport نموذج ترتيب مُستهلك/مُنتج PCI.

يُسهّل بروتوكول HyperTransport إدارة الطاقة أيضًا، نظرًا لتوافقه مع مواصفات واجهة التكوين والطاقة المتقدمة . وهذا يعني أن التغييرات في حالات سكون المعالج (حالات C) يمكن أن تُشير إلى تغييرات في حالات الأجهزة (حالات D)، مثل إيقاف تشغيل الأقراص عند دخول وحدة المعالجة المركزية في وضع السكون. وقد أضاف HyperTransport 3.0 مزيدًا من الإمكانيات لتمكين وحدة تحكم مركزية لإدارة الطاقة من تطبيق سياسات إدارة الطاقة.

يُستخدم HyperTransport بشكل أساسي لاستبدال ناقل النظام الأمامي المُحدد من قِبل Intel ، والذي يختلف باختلاف نوع معالج Intel. على سبيل المثال، لا يمكن توصيل معالج Pentium مباشرةً بناقل PCI Express ، بل يجب أن يمر عبر مُهايئ لتوسيع النظام. يجب أن يتصل ناقل النظام الأمامي الخاص بـ Intel عبر مُهايئات للناقلات القياسية المختلفة، مثل AGP أو PCI Express. عادةً ما تكون هذه المُهايئات مُضمنة في وظائف وحدة التحكم الخاصة بها، وتحديدًا الجسر الشمالي والجسر الجنوبي .

على النقيض من ذلك، فإنّ HyperTransport عبارة عن مواصفة مفتوحة المصدر، صادرة عن اتحاد شركات متعددة. ستعمل شريحة محول HyperTransport واحدة مع مجموعة واسعة من المعالجات الدقيقة التي تدعم تقنية HyperTransport.

استخدمت AMD تقنية HyperTransport لاستبدال ناقل النظام الأمامي في معالجاتها من عائلات Opteron و Athlon 64 و Athlon II و Sempron 64 و Turion 64 و Phenom و Phenom II و FX . كما استخدمتها لاستبدال ناقل النظام الخلفي في معالجاتها من عائلات Athlon 64 X2 و Athlon II و Phenom و Phenom II و FX .

يُستخدم HyperTransport أيضًا كوصلة بينية لأجهزة الكمبيوتر متعددة المعالجات بتقنية NUMA . استخدمت AMD تقنية HyperTransport مع امتداد خاص بها لتناسق ذاكرة التخزين المؤقت كجزء من بنية Direct Connect في معالجات Opteron و Athlon 64 FX ( بنية Dual Socket Direct Connect (DSDC) ). تُعد Infinity Fabric ، المستخدمة مع وحدات المعالجة المركزية للخوادم EPYC، مجموعةً فرعيةً من HyperTransport. تعمل وصلة HORUS من Newisys على توسيع هذا المفهوم ليشمل مجموعات أكبر. أما جهاز Aqua من 3Leaf Systems، فيُحاكي وحدات المعالجة المركزية والذاكرة ووحدات الإدخال/الإخراج ويربط بينها.

يمكن استخدام تقنية HyperTransport كناقل بيانات في أجهزة التوجيه والمحولات . تحتوي أجهزة التوجيه والمحولات على واجهات شبكة متعددة، ويجب عليها نقل البيانات بين هذه المنافذ بأقصى سرعة ممكنة. على سبيل المثال، يحتاج جهاز توجيه إيثرنت بأربعة منافذ بسرعة 1000 ميجابت /ثانية إلى عرض نطاق داخلي أقصى يبلغ 8000 ميجابت/ثانية (1000 ميجابت/ثانية × 4 منافذ × اتجاهين) - تتجاوز تقنية HyperTransport بكثير عرض النطاق المطلوب لهذا التطبيق. مع ذلك، يحتاج جهاز توجيه بأربعة منافذ + منفذ إضافي بسرعة 10 جيجابت إلى عرض نطاق داخلي يبلغ 100 جيجابت/ثانية. بإضافة إلى ذلك، يدعم معيار 802.11ac ثمانية هوائيات ومعيار WiGig بتردد 60 جيجاهرتز (802.11ad)، تصبح تقنية HyperTransport أكثر جدوى (حيث يتم استخدام ما بين 20 و24 مسارًا لعرض النطاق المطلوب).      

لطالما شكلت مشكلة زمن الاستجابة وعرض النطاق الترددي بين وحدات المعالجة المركزية والمعالجات المساعدة العائق الرئيسي أمام تطبيقها العملي. وقد ظهرت معالجات مساعدة مثل مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs) التي يمكنها الوصول إلى ناقل HyperTransport والاندماج في اللوحة الأم. تدعم مصفوفات البوابات المنطقية القابلة للبرمجة من الجيل الحالي من كلا المصنّعين الرئيسيين ( Altera و Xilinx ) واجهة HyperTransport مباشرةً، وتتوفر لها وحدات IP Cores . تقوم شركات مثل XtremeData وDRC بتطوير هذه المصفوفات (Xilinx في حالة DRC) لإنشاء وحدة تسمح بتوصيلها مباشرةً بمقبس Opteron.

أطلقت AMD مبادرة باسم Torrenza في 21 سبتمبر 2006، بهدف تعزيز استخدام تقنية HyperTransport للبطاقات الإضافية والمعالجات المساعدة . وقد أتاحت هذه المبادرة استخدام منفذ "Socket F" الخاص بها للوحات الإضافية مثل تلك التي تنتجها شركتا XtremeData وDRC.

أصدر اتحاد HyperTransport مواصفات موصل تسمح للأجهزة الطرفية المثبتة في فتحات PCI Express بالاتصال المباشر بالمعالج الدقيق باستخدام واجهة HyperTransport. تُعرف هذه المواصفات باسم HyperTransport Xpansion ( HTX ). باستخدام نسخة معكوسة من نفس الموصل الميكانيكي لفتحة PCI Express ذات 16 مسارًا (بالإضافة إلى موصل x1 لدبابيس الطاقة)، ​​تتيح HTX تطوير بطاقات إضافية تدعم الوصول المباشر إلى وحدة المعالجة المركزية (CPU) وDMA إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) للنظام. كانت بطاقة QLogic InfiniPath InfiniBand HCA هي أول بطاقة تدعم هذه الفتحة . وقد أصدرت شركات IBM و HP ، من بين شركات أخرى، أنظمة متوافقة مع HTX.

يقتصر معيار HTX الأصلي على 16  بت و800  ميجاهرتز. ^{[ 3 ]}

في أغسطس 2008، أصدر اتحاد النقل الفائق HTX3، الذي يمدد معدل الساعة لـ HTX إلى 2.6  جيجاهرتز (5.2  جيجابت/ثانية، 10.7  جيجاتي، 5.2 جيجاهرتز معدل بيانات حقيقي، 3  ميجابت/ثانية معدل تحرير) ويحافظ على التوافق مع الإصدارات السابقة. ^{[ 4 ]}

تم تعريف موصل اختبار "DUT" ^{[ 5 ]} لتمكين الربط البيني لنظام الاختبار الوظيفي القياسي.

تتضمن طرازات AMD الاحترافية/المخصصة لمحطات العمل من وحدات معالجة الرسومات موصل Infinity Fabric Link لربط ناقلات Infinity Fabric الخاصة بوحدات معالجة الرسومات معًا، متجاوزًا ناقل PCIe الخاص بالمضيف. جهاز Link "Bridge" عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة تحتوي على فتحتين أو أربع فتحات متطابقة. ^{[ 16 ]} تستخدم كل عائلة من وحدات معالجة الرسومات موصلًا مختلفًا، ويعمل Bridge/Link عمومًا فقط بين وحدات معالجة الرسومات من نفس الطراز. ولذلك، فهو مشابه لإصدار لوحة التوصيل من NVLink .

تتميز معالجات Epyc المبنية على معمارية Zen 5 بوصلات Infinity Fabric داخلية بسرعة 36  جيجابايت/ثانية لكل نواة. وتحتوي كل شريحة إدخال/إخراج على وصلة Infinity Fabric خارجية عبر مُسلسلات/مُفككات التسلسل متعددة الوظائف PCIe 5.0/Infinity Fabric (SerDes)، مع إعادة استخدام الطبقة الفيزيائية PCIe. ويُستخدم هذا النظام للتواصل بين المعالجات في الأنظمة ثنائية المقابس، موفرًا 3 أو 4 وصلات بسرعة 64  جيجابايت/ثانية لكل منها. ^{[ 7 ]}

تحتوي كل وحدة Instinct MI250 على أربعة مسارات من تقنية Infinity Fabric Link بسرعة 50  جيجابايت/ثانية لكل منها، وذلك لربط الشبكات باستخدام بروتوكول xGMI . تتصل هذه الوحدة بالمضيف عبر PCIe Gen 4 x16 أو Infinity Fabric فوق PCIe PHY. ويمكن تجميع عرض النطاق الترددي من روابط متعددة تمر عبر وحدات معالجة رسومية وسيطة مختلفة. ^{[ 17 ]} للاطلاع على أرقام الأداء الفعلية، يُرجى مراجعة Schieffer et al. (2024). ^{[ 18 ]}

تستخدم UALink بروتوكول Infinity Fabric/xGMI كأحد بروتوكولات الذاكرة المشتركة الخاصة بها. ^{[ 19 ]}

تُنتج شركة برودكوم محولات PCIe وبطاقات واجهة الشبكة التي تدعم xGMI. ^{[ 20 ] [ 21 ]}