第 11卷 第 3O期 2011年 10月
1671— 1815(2011)30—7419—06
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
V 01.11 No.30 Oct.2011
⑥ 201 1 Sci.Tech.Engrg.
处理器互联体 系结构 的一些特点分析
王 恩 东 秦 济龙
(高效 能服 务 器 与 存 储 技 术 国 家 重 点 实验 室 ,济 南 250101;浪潮 ,北 京 100085)
摘 要 介绍 目前计 算 机 工 业 界 最 新 的处理器互联 总 线 的最 新 进 展 。 以 QuickPath为例 简要地叙 述其现有 的研 究应用 状况
和介绍 QuickPath体 系结构的特点 ,及其这种新 总线接 口将 给未来服 务器体 系结构 带来影 响的一些推测 ;并介 绍在高端 容错
大型计算机高可靠性及可重构架构系统设计 中的一些相关考虑。
关键词 高性 能计算 处 理器互联 片 外 可 重配置 QuickPath Hyper-Transpo ̄ 多处理器 计算 机体
系结构 可靠性 Serdes
中图法分类号 TP334.2; 文献标 志码 A
现代处理 器体 系结构通常均支持多处理器互
联 以实 现更 大规模 的 CC—NUMA系统 。在 系统 中处
理器可 直 接访 问 系统 中 的 全 部地 址 区 间 同时 为高
端服务 器及 高性 能计 算 提供 高效 的同步通信机制 ;
另外 ,也 是片外 连接处理器 片 内多核 拓 扑结构 的高
速枢纽。因此处理 器互联 体 系结构 设 计是高 性能
计算 机系统设计 的关 键技术 。Intel公 司 的 上一代
处理 器 间互 联 总线 是 前 端 总 线 (front.side bus),它
的使 用 历 史从 首 个支 持 多处理 器架 构 的 Pentium
Pro(P6)1995年发 布至 今已有 近 l5年历史。支持
多处 理 器 的互 联 总线 正 不 断 向前 演 进 ,从 2008年
Q4开始 ,Intel开始向下游的服务 器 OEM厂商发 布
使用 新一代 QuickPath互联 总 线 的多核处 理器… ,
目前 Intel发 布 最 新 QuickPath 标 准 的 版 本 是
rev1.1,它 已替代前端 总线成为最新的 Intel处 理器
互 联 总线 ,将 广 泛应 用 于 Intel新 的 4核/8核 hani—
urn/Xeon等多核处理器 ,同时配合增加相关 的指令
集提高 了系统性 能 ,如 Tukwila、Nehalem、Polson等
处理 器产 品 。Intel目前正 在把 QuickPath成功
2011年 6月 30日收到 ,8月 5日修改 核高基专项
(2011ZX01034-002-002-004)、国家高技术研究 发 展 计划
(2008AA01A202)资助
第一作者简介 :王恩东(1966一),高效 能服务器与存储 技术 国家重
点实验室主任 ,高级研 究员 ,研究 方 向:计 算机体 系结 构和 芯片设
计 、通信 电子系统设计。
的应 用 于 Tukwila之 后 的几 乎 全 部多核 处 理器 产
品 … 。然 而 ,现 在 国 内 全 面 而 客 观 地 审 视 基 于
QuickPath的体系 结构的研 究及 其项 目研 发 和实践
都比较缺 乏,相 关的文献资料 报导也较少 。根 据 我
们对 IBM、INTEL、AMD等公司处理器互联体系结构
的研究 J。
1 新一代互联结构性能
无 论 IBM、INTEL和 AMD,当 前 这 代 处 理 器 互
联总线均是基 于 高速 Serdes的串行 总线 。Intel公
司上一代 前端 总线 连 接 了处 理 器 与北 桥 芯 片 MCH
(Memory Controller Hub),而新 一代的 QuiekPath总
线架 构 中 ,QuickPath用 于 处 理 器 间 的互 联 ;以
及与 北桥 IOH(10 Hub)互联 ,且 IOH不再 集成 内存
控制 器 J。QuickPath是 Intel公司的新一代串行 高
速总 线 ,数 据传 输速 率 有 大 幅提 升 。Intel QuickPath
总线 与上 一代 前端 总线(front—side bus)数据 传输速
率比较如下 :1 600 MHz FSB为 12.8 GB/s,而双向
的 QuickPath1.0则为 25.6 GB/s。QuickPath总线技
术大 幅 提 升 处 理 器 间数 传 速 率 ,如 新 一 代 基 于
QuickPath总 线 的 Tukwila处 理器 ,其 处 理 器 间 的数
传峰 值 速 率高 达 96 GB/s,而 内存 带宽 峰值 到 达
34 GB/s。QuickPath总线体 系结 构基 本 上有 以 下两
个要点 :一是 处 理器内嵌片 内存控 (IMC)直接 连接
内存 ,缩短处 理器和主 存问数 据 访 问延迟 ;二 是 处