Что такое ring шина

Видео:Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

Процессоры Intel. Внутренняя кольцевая шина (ring bus) и топология сетки (mesh).

Видео:Samsung Galaxy Ring | Всё что нужно знать о смарт-кольцеСкачать

Процессоры Intel. Внутренняя кольцевая шина (ring bus) и топология сетки (mesh).

Intel в процессорах Skylake-X и -SP использует топологию сетки (mesh) вместо кольца. В новой архитектуре процессоров Intel отказалась от внутренней кольцевой шины.Intel продолжает увеличивать число ядер в своих процессорах. Skylake-X и Kaby Lake-X будут содержать до 18 ядер, что ставит перед Intel новые проблемы — инженерам компании пришлось серьезно пересмотреть структуру чипа. Еще с поколения Sandy Bridge Intel для соединения ядер использовала (рис. 1) так называемую кольцевую шину (ring bus). В последующих поколениях она тоже использовалась, пусть и с некоторыми изменениями. Хотя Intel вплоть до третьего поколения Ring Bus расширяла число поддерживаемых ядер (рис. 2), но технология достигла предела своих возможностей.

Рис. 1. Каждый процессор обслуживался двумя кольцевыми шинами.

Процессоры Skylake-SP и Skylake-X используют топологию сетки (mesh) для связи ядер. Кэш L3, контролеры памяти и ввода/вывода тоже интегрируются в сетку. В результате можно легко наращивать число ядер процессора, сочетая высокую пропускную способность и низкие задержки. Технология для Intel не новая, поскольку она уже использовалась в вычислительных ускорителях Xeon Phi.

При переходе на топологию сетки Intel пришлось изменить расположение контроллеров памяти. Раньше они располагались ниже ядер, теперь вынесены в правую и левую часть. Все это обеспечивает более эффективную работу с памятью (рис. 3).

Тесты покажут, насколько существенно Intel смогла увеличить производительность благодаря переходу на сетчатую топологию в многопоточных приложениях. В теории новая топология обеспечивает большую пропускную способность по сравнению с кольцевой шиной, а также меньшие задержки, что должно увеличить производительность.

Ещё в марте 2017 года компания Intel показала изображение 28-ядерного кристалла процессора Skylake-SP. Тогда все обратили внимание, что расположение ядер и интерфейсов претерпели значительные изменения. Как выяснилось, в дальнейшем Intel откажется (и уже отказалась для процессоров Skylake в версиях Xeon и настольных решений высшей производительности) от внутрипроцессорной кольцевой шины.

Рис. 2. Intel Xeon Processor E5 v4 Product Family HCC.

Кольцевая шина (ring bus) была представлена еще в 2008 году вместе с архитектурой Nehalem и процессорами Westmere-EX. Она была необходима в связи с увеличением числа ядер на кристалле. Разработчики Intel использовали три варианта дизайна процессоров (в зависимости от максимального числа ядер на кристалле) с тремя вариантами кольцевой шины. В самом сложном случае процессор внутри разделялся на два кластера, каждый из которых обслуживался двумя кольцевыми шинами (рис. 2). Между собой шины соединялись двунаправленными коммутаторами с буферизацией (на диаграмме выше обозначены серым цветом).

По мере роста числа ядер кольцевая шина стала препятствием на пути увеличения пропускной способности и снижения задержек. Точнее, она стала слишком много потреблять, чтобы её можно было масштабировать в сторону увеличения скорости по обмену данными. Поэтому в процессорах Skylake-SP разработчики Intel решили применить иную структуру для связи ядер друг с другом — хорошо опробованную в архитектуре Intel Xeon Phi (Knights Landing) ячеистую сеть (рис. 3).

Читайте также: Шины mercedes w213 r19

Кольцевая шина, как вы можете знать, в максимальной конфигурации представляет собой четыре двунаправленных кольца (по два кольца на кластер из ядер), соединённых двумя двунаправленными коммутаторами с буферами. Дальнейшее наращивания числа ядер, кластеров и коммутаторов значительно увеличивает потребление и задержки при обмене данными между ядрами из разных кластеров. Выход найден в переходе на ячеистую сеть, в которой каждое ядро поддержано собственным коммутатором и возможностью координатной пересылки данных фактически напрямую любому другому ядру в процессоре.

Ранее подобную сеть Intel реализовала в архитектуре процессоров Xeon Phi (Knights Landing и другие), так что разработка опробована на практике и показала свою эффективность, ведь в составе ускорителей и процессоров Xeon Phi может быть свыше 70 ядер.

Рис. 3. Структура ячеистой сети.

Архитектура ячеистой 2D-сети дебютировала в продуктах Intel Knights Landing. Сеть состоит из горизонтальных и вертикальных межсоединений между ядрами, кэшем и контроллерами ввода-вывода. На схеме отсутствуют буферизированные переключатели, которые очень негативно сказываются на задержках. Возможность «ступенчатого» движения данных через ядра позволяет осуществлять гораздо более сложную и предположительно эффективную маршрутизацию. Intel утверждает, что 2D-сеть имеет более низкое напряжение и частоту, чем у кольцевой шины, но при этом обеспечивает более высокую пропускную способность и более низкую задержку.

Каждое ядро в новой архитектуре имеет свой коммутатор с буфером и связано с любым другим ядром в составе процессора только через два узла — исходящий и входящий. Это позволяет ячеистой шине работать на относительно небольших частотах и существенно снизить общее потребление интерфейса без ухудшения пропускной способности и увеличения задержек. К тому же подобная структура коммуникаций очень хорошо масштабируется, позволяя Intel в будущем наращивать число ядер на кристалле без заметного увеличения энергетических затрат на внутреннюю транспортировку данных. Разъяснение сути новой внутренней шины, а также появление изображения 18-ядерного процессора с новым дизайном, позволяет также убедиться, что новые процессоры действительно несут интегрированный 6-канальный контроллер памяти, который теперь разнесён по краям сбоку на кристалле чуть выше середины.

Видео:Как ставить асимметричные #шины? #автоСкачать

Кольцевая шина (Ring Interconnect)

2007 2008 2009 2010 2011 2012

Дальнейшие планы Intel

Варианты МП Intel с МА Sandy Bridge

Энергопотребление при работе с 3D-графикой и медиа

В развитии МП Intel Core -> Nehalem ->Sandy Bridge — различия настолько существенны, что можно говорить о конце 15-летней эпохи микроархитектуры P6 (Pentium Pro) и о появлении нового поколения микроархитектуры (МА) Intel.

1. Микроархитектура Sandy Bridge: кратко

►Чип Sandy Bridge – это двух-четырёхъядерный 64-битный процессор ●с изменяемой(out-of-order) последовательностью исполнения команд, ●c поддержкой двух потоков данных на ядро (HT), ● c исполнением четырёх команд за такт; ● с интегрированным графическим ядром и интегрированным контроллером памяти DDR3; ● с новой кольцевой шиной, ● поддержкой 3- и 4-операндных (128/256-битных) векторных команд расширенного набора AVX (Advanced Vector Extensions); производство которого налажено на линиях с соблюдением норм 32-нм технологического процесса Intel.

Читайте также: Описание шины yokohama geolandar a t g015

Так, одним предло-жением можно оха-рактеризовать новое поколение процес-соров Intel Core 2 для мобильных и настольных систем, с поставкой c 2011 г.

►МП Intel Core II на базе МА Sandy Bridge поставляются в новом 1155 контактном конструктиве LGA1155 под новые системные платы на чипсетах Intel 6 Series с наборами системной логики (Intel B65 Express, H61 Express, H67 Express, P67 Express, Q65 Express, Q67 Express и 68 Express, Z77).

►Примерно такая же микроархитектура актуальна и для серверных решений Intel Sandy Bridge-E с отличиями в виде большего количества процессорных ядер (до 8), процессорного разъёма LGA2011, большего объёма кеша L3, увеличенного количества контроллеров памяти DDR3 и поддержкой PCI-Express 3.0.

►Предыдущее поколение, микроархитектура Westmere представляла собой конструкцию из двух кристаллов: ● 32-нм процессорного ядра и ● дополнительного 45-нм «сопроцессора» с графическим ядром и контроллером памяти на борту, размещённых на единой подложке и производящих обмен данными посредством шины QPI, т.е. интегрированную гибридную микросхему (в центре).

►При создании МА Sandy Bridge разработ-чики разместили все элементы на едином 32-нм кристалле, отказа-вшись при этом от классического вида шины в пользу новой кольцевой шины.

Суть архитектуры Sandy Bridge осталась прежней — ставка на увеличении суммарной производительности процессора за счёт улучшения «индивидуа-льной» эффективности каждого ядра.

Структуру чипа Sandy Bridge можно условно разделить на следующие основные элементы: ■ процессорные ядра, ■ графическое ядро, ■кеш-память L3 и ■ «системный агент» (System Agent). Опишем назначение и особенности реализации каждого из элементов этой структуры.

►Вся история модернизации процессорных микроархитектур Intel последних лет связана с последовательной интеграцией в единый кристалл всё большего количества модулей и функций, ранее располагавшихся вне МП: в чипсете, на материнской плате и т.д. По мере увеличения производительности процессора и степени интеграции чипа, требования к пропус-кной способности внутренних межкомпонентных шин росли опережающими темпами. ►Ранее обходились межкомпонентными шинами с перекрёстной топологией – и было достаточно.

Однако эффективность такой топологии высока лишь при небольшом количестве компонентов, принимающих участие в обмене данными. ►В Sandy Bridge для повышения общей производительности системы обратились к кольцевой топологии 256-битной межкомпонентной шины на основе новой версии QPI (QuickPath Interconnect).

►Шина служит для обмена данными между компонентами чипа:

Шина состоит из 4-х 32-байтных колец:

■ шины данных (Data Ring), ■ шины запросов (Request Ring),

■ шины мониторинга состояния (Snoop Ring) и ■ шины подтверждения (Acknowledge Ring).

►Управление шинами осуществляется с помощью коммуника-ционного протокола распределённого арбитража, при этом конвейерная обработка запросов происходит на тактовой частоте процессорных ядер, что придаёт МА дополнительную гибкость при разгоне. Производительность шины оценивается в 96 Гбайт/с на соединение при тактовой частоте 3 ГГц, что в 4 раза превышает показатели процессоров Intel предыдущего поколения.

Кольцевая топология и организация шин обеспечивает ●минимальную латентность при обработке запросов, ●максимальную производительность и ●отличную масштабируемость технологии для версий чипов с различным количеством ядер и других компонентов.

Читайте также: Шины nokian в томске

В перспективе к кольцевой шине может быть «подключено» до 20 процессорных ядер на кристалл, и подобный редизайн может производиться очень быстро, в виде гибкой и оперативной реакции на текущие потребности рынка.

Кроме того, физически кольцевая шина располагается непосредственно над блоками кеш-памяти L3 в верхнем уровне металлизации, что упрощает разводку дизайна и позволяет сделать чип более компактным.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Видео:Разгон кольцевой шины и кэша L3 процессораСкачать

Железный сайт

Совсем недавно компания AMD предложила систему команд SSE5. Однако Intel решили создать свою собственную реализацию SSE5, которая получила название AVX (Advanced Vector Extensions).

Данные инструкции представляют собой дальнейшее развитие SSE и используют те же операции SIMD (Single Instruction, Multiple Data), ведущих свое начало с системы команд MMX. Только в AVX для ускорения обработки данных увеличена разрядность операций. Система команд AVX добавляет 12 новых инструкций и увеличивает размер регистров XMM со 128 бит до 256 бит.

Для обмена данными между внутренними компонентами CPU в архитектуре Sandy Bridge предусмотрена кольцевая шина. Упрощенно ее можно описать следующим образом. Когда компонент хочет «общаться» с другим компонентом, он помещает информацию в кольцевую шину, а она перемещает эту информацию адресату. Компоненты не «говорят» непосредственно друг с другом, они должны использовать кольцо. Кольцевая шина используется для общения между ключевыми компонентами процессора. Это ядра CPU, кэш-память L3 (теперь называется кеш-память последнего уровня или LLC), а также System Agent (в него входят интегрированный контроллер памяти, контроллер PCI Express, блок управления питанием и дисплей) и графическое ядро.

На рисунке ниже Вы можете видеть схему кольцевой шины (черный овал) с ее «остановками» (красные прямоугольники). Доступ к кешу L3 имеют не только процессорные ядра, но также графическое ядро и system agent. Каждое процессорное ядро имеет прямой доступ к своему сегменту кеша L3. Все сегменты кеша L3 имеют контроллер доступа к кольцевой шине.

Кроме того, ядра CPU не привязаны в определенному сегменту кеша. Любое ядро может использовать любой из кешей. На рисунке ниже изображен четырехъядерный CPU с четырьмя сегментами L3. Так, например, Core 1 может обращаться не только к кешу 1, а к любому. То есть любое ядро процессора может получить доступ данным, которые хранятся в любом из кешей.

Кольцевая шина включает фактически четыре 32-х байт колец: шина данных (Data Ring), шина запросов (Request Ring), шина подтверждения (Acknowledge Ring) и шина мониторинга (Snoop Ring). Все они работают на тактовой частоте процессора. Передача данных между ними основана на протоколе QPI (QuickPath Interconnect), который используется в CPU LGA 1366 для обмена данными с чипсетом.

Каждый компонент решает, нужно ли ему использовать кольцевую шину, если она свободна. Кольцо всегда выбирает кратчайший путь к месту назначения.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  🎥 Видео

  EliteGold - кольцо в форме шины | car tire care ringСкачать

  

  Ring rim replacement/ Замена шинки кольцаСкачать

  

  Как восстанавливают старые шины, для повторного использованияСкачать

  

  Арматурогиб своими руками. Станок для гибки арматуры. Armature bender for Workshop.Скачать

  

  Что такое сопротивление качению шинСкачать

  

  O ring kit изготовление резиновых колецСкачать

  

  Что такое фрикционная шина и почему она "липучка"Скачать

  

  Набор колец HYUNDAI R Series (NBR90) O-RING KITСкачать

  

  Автокомпрессор Ring RAC640 Производительность: 30 л/мин.Скачать

  

  Гидравлическая выдерга бортовых колец Auto Pullout Ring.Скачать

  

  Кольца американок. Замена / Rings Americans. ReplacementСкачать

  

  Ethernet на пальцахСкачать

  

  Обручальные кольца шины #обручальноекольцо #необычныеукрашения #кольцо #белоезолото #ringСкачать

  

  MAKE A DIFFICULT SHAPE THAT LOOK LIKE ORIGINAL | TIRE REGROOVINGСкачать

  

  HOW TO MEASURE YOUR RING SIZEСкачать

  

  Kingsong S16. Спустя 500кмСкачать