21/57 Athlon 64 FX-51 und Athlon 64 3200+ im Test : Zauber der AMD64-Architektur

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HyperTransport

HyperTransport Logo Für die Kommunikation mit der Außenwelt sorgt beim Athlon 64, Athlon 64 FX oder Opteron der neuartige HyperTransport I/O-Bus, den nVidia beispielsweise bei seinen nForce 2 Chipsätzen zur Kommunikation zwischen North- und Southbridge nutzt.

Spezifikation

Bei HyperTransport handelt es sich um einen seriellen Bus, der keinerlei Ambitionen hat, dem AGP, PCI, PCI-X oder PCI Express Standard gefährlich zu werden. Vielmehr möchte der HyperTransport-Bus über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung I/O-Chips, welche z.B. AGP, PCI oder PCI-Express zur Verfügung stellen, möglicht schnell an den Prozessor anbinden. Entsprechend hoch ist auch die theoretisch mögliche Bandbreite, doch dazu später mehr. Hierbei kann HyperTransport von jedem angeschlossenen I/O-Chip mit HyperTransport-Anbindung weitergeleitet, „getunnelt“, werden. Rein theoretisch können auf diese Art und Weise bis zu 31 Tunnel-Geräte angeschlossen werden, welche allesamt direkt mit dem Prozessor oder dem durch ihn verwalteten Arbeitsspeicher kommunizieren können.

Im Gegensatz zu einem parallelen Bus wie dem PCI oder dem allseits bekannten LPT1 Druckerport, erreicht HyperTransport seine Geschwindigkeit nicht durch möglichst viele parallele Datenleitungen, sondern durch einen besonders hohen Takt. Während beim PCI Standard beispielsweise ein 32bit breiter Bus mit 33 MHz betrieben wird, und so eine theoretische Bandbreite von 133 MB/s erreicht, kann bei HyperTransport eine Datenleitung (bestehend aus vier einzelnen Leitungen) alleine in der vollen Ausbaustufe eine Übertragungsrate von 200 MB/s in beide Richtungen erreichen.

Der aktuelle HyperTransport-Standard sieht hierbei 2, 4, 8, 16 und 32 Bit breite Verbindungen mit einem Takt von 200, 400, 600 oder gar 800 MHz vor. Pro Takt können hierbei zwei Informationen (Double Data Rate) übertragen werden. Dabei muss übrigens ein mit einem 16 Bit breiten Interface angeschlossenes Gerät HyperTransport nicht mit der gleichen Busbreite weiter reichen. So gibt z.B. der von AMD entwickelte AGP3.0 Graphics Tunnel Chip (AMD-8151) von den eingehenden 16 Bit nur 8 Bit weiter, an die dann ein weiteres HyperTransport Gerät angeschlossen werden kann.

Ebenso müssen auch die Up- und Downstream-Verbindung nicht die selbe Bitbreite besitzen. Wenn man z.B. von vornherein weiß, dass ein Chip in erster Linie Daten anfordert und eher wenig sendet, können beim Upstream (Rückkanal) Datenleitungen eingespart werden.

Pinanzahl verschiedener HyperTransport-Varianten
Bus Width (Each Way) 2 4 8 16 32
Data Pins (total) 8 16 32 64 128
Clock Pins (total) 4 4 4 8 16
Control Pins (total) 4 4 4 4 4
Subtotal (High Speed) 16 24 40 76 148
VLDT 2 2 3 6 10
GND 4 6 10 19 37
PWROK 1 1 1 1 1
RESET_L 1 1 1 1 1
Gesamt-Pinanzahl 24 34 55 103 197
Max Bandbreite (GB/s) 0,8 1,6 3,2 6,4 12,8

Die theoretische Bandbreite einer 32 Bit HyperTransport Anbindung mit 800 MHz Takt liegt hierbei bei 800 MHz x 2 (Double Data Rate) x 32 Bit (Busbreite) / 8 (Umrechnung Bit auf Bytes) = 6,4 GB/s. Da HyperTransport einen unabhängig voneinander arbeitenden Up- und Downstream besitzt, und das gleichzeitige Senden und Empfangen von Daten möglich ist, ergibt sich eine Gesamtbandbreite von 12,8 GB/s.

Umsetzung beim Athlon 64 (FX)

Alle AMD Opteron-Prozessoren besitzen drei 16 Bit HyperTransport-Anbindungen, der Athlon 64 muss sich dagegen ebenso wie der Athlon 64 FX mit nur einem 16 Bit breiten HyperTransport-Kanal, welcher mit 800 MHz betrieben werden kann, begnügen. Dadurch ergibt sich beim gleichzeitigen Senden und Empfangen von Daten eine maximal 6,4 GB/s schnelle Verbindung mit der Außenwelt, an die entsprechende Tunnel-Chips, über die AGP oder PCI realisiert wird, angeschlossen werden können.

HyperTransport-Implementierung im Vergleich
Athlon 64 Athlon 64 FX Opteron 1XX Opteron 2XX Opteron 8XX
HyperTransport Technologie
Ja Ja Ja Ja Ja
HyperTransport Links (total/kohärent*)
1/0 1/0 3/0 3/1 3/3
HyperTransport Linkbreite (Up-/Downstream)
16bits/16bits 16bits/16bits 16bits/16bits 16bits/16bits 16bits/16bits
HyperTransport Bus Frequenz
800MHz 800MHz 800MHz 800MHz 800MHz

* Für Multi-Prozessor-Betrieb notwenig

Laut Seite 48 des BIOS and Kernel Developer's Guide for AMD Athlon 64 and AMD Opteron Processors (26094) hat man übrigens schon vorgesorgt und hat bereits entsprechende Bits für einen 1000 MHz schnellen HyperTransport-Bus definiert.

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