Технология передачи данных Hyper Transport 3.0

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Южно-Уральский государственный Университет»

Факультет «Приборостроительный»

Кафедра «Информационно-измерительная техника»

Технология  передачи данных Hyper Transport 3.0 
 
РЕФЕРАТ 
по дисциплине «Информатика»

                  Проверил, (доцент) 
                  _______________ /Юрасова Е.К/ 
                  _______________ 2010г. 
                   
                  Автор работы 
                  студент группы 
                  _______________ /Усманов В.А. ЗФ-211/ 
                  _______________ 2010г 
                   
                  Реферат защищен 
                  с оценкой (прописью, цифрой) 
                  _____________________ 
                  _______________ 2010г. 

 

Аннотация

                Усманов В.А. ЗФ-211 Технология передачи данных Hyper Transport 3.0 -6с

       В данной работе рассмотрены краткие  сведения об основных поисковых системах в Internet.  Приведены их характеристики и сравнительные рейтинги.

       В основной части разобрана одна из новейших технологий передачи данных HyperTransport, рассмотрены ее возможности, перспективы развития и сравнение  с технологией PCI Express.

 

    Оглавление 
    Введение

       Никто не станет отрицать огромное значение, которым обладают информационные технологии в жизни обыкновенного человека. ИТ являются жизненно важным стимулом развития самых разных сфер деятельности человека, вряд ли кто-либо сможет назвать сферу, где они не используются хотя бы косвенно. Начиная от узкоспециализированных областей тяжелой промышленности и заканчивая такими вещами, как аватары для контакта – везде информационные технологии прямо либо косвенно находят свое применение.

       Скорость  передачи информации растет ежедневно, возрастают и технологические мощности. С помощью технических средств  люди с разных концов Земли могут  общаться друг с другом, Интернет –  это один из популярнейших способов связи на сегодняшний день, главным образом потому, что он общедоступен. Также информационные технологии сегодня позволяют людям практически мгновенно получить доступ к необходимой информации. 
Поисковые информационные системы в  Internet.

       Всемирная сеть очень важна и полезна практически для любого! Каждый пользователь Интернета может найти в нем массу разнообразной и интереснейшей информации, а также использовать все богатейшие возможности сети. Ежедневно в сети появляются миллионы новых документов, и естественно, что без систем поиска они в подавляющем своем большинстве остались бы не востребованными, вообще не были бы не кем найдены, и все то огромное количество информации оказалось бы никому не нужным. Возникла необходимость создания таких средств, которые позволили бы легко ориентироваться в информационных ресурсах глобальных сетей, быстро и надежно находить нужные сведения. В интернете появились специальные поисковые системы.

    1. История создания поисковых систем

       Одним из первых способов организации доступа  к информационным ресурсам сети стало создание каталогов сайтов, в которых ссылки на ресурсы группировались согласно тематике. Первым таким проектом стал сайт Yahoo, открывшийся в апреле 1994 года. После того, как число сайтов в каталоге Yahoo значительно увеличилось, была добавлена возможность поиска информации по каталогу. Это, конечно же, не было поисковой системой в полном смысле, так как область поиска была ограничена только ресурсами, присутствующими в каталоге, а не всеми ресурсами сети Интернет. Каталоги ссылок широко использовались ранее, но практически утратили свою популярность в настоящее время. Причина этого очень проста – даже современные каталоги, содержащие огромное количество ресурсов, представляют информацию лишь об очень малой части сети Интернет. Самый большой каталог сети DMOZ (или Open Directory Project) содержит информацию о 5 миллионах ресурсов, в то время как база поисковой системы Google состоит из более чем 8 миллиардов документов.

       Первой  полноценной поисковой системой стал проект WebCrawler появившийся в 1994 году.

       В 1995 году появились поисковые системы Lycos и AltaVista. Последняя долгие годы была лидером в области поиска информации в Интернет.

       В 1997 году Сергей Брин и Лари Пейдж  создали Google самую популярную на сегодняшний момент поисковую систему в мире.

       23 сентября 1997 года была официально  анонсирована поисковая система  Yandex, самая популярная в русскоязычной части Интернет.

       В настоящее время существует 3 основных международных поисковых системы  – Google, Yahoo и MSN Search, имеющих собственные базы и алгоритмы поиска. Большинство остальных поисковых систем (коих можно насчитать очень много) использует в том или ином виде результаты 3 перечисленных. Например, поиск AOL (search.aol.com) и Mail.ru используют базу Google, а AltaVista, Lycos и AllTheWeb – базу Yahoo.

       В России основной поисковой системой является Яндекс, за ним идут Rambler, Google.ru, Aport, Mail.ru и КМ.ru

    1. Краткий обзор существующих поисковых систем:
      1. Google:

       Лидер поисковых машин Интернета, Google занимает более 60 % мирового рынка, а значит, шесть из десяти находящихся в сети людей обращаются к его странице в поисках информации в Интернете. Сейчас регистрирует ежедневно около 50 миллионов поисковых запросов и индексирует более 8 миллиардов веб-страниц.

       Была  разработана в 1998 выпускниками Стэндфордского университета Сергеем Брином  и Лари Пейджем, которые применили для ранжирования документов технологию PageRank, где одним из ключевых моментов является определение "авторитетности" конкретного документа на основе информации о документах, ссылающихся на него. Говоря общими словами, чем больше документов ссылается на данный документ и чем они авторитетнее, тем более авторитетным данный документ становится.

       Google осуществляет поиск по документам  на более чем 35 языках, в том  числе русском. В настоящее время многие порталы и специализированные сайты предоставляют услуги поиска информации в Интернете на базе Google, что делает задачу успешного позиционирования сайтов в Google еще более важной. Google проводит переиндексацию своей поисковой базы примерно раз в четыре недели.

      1. Yahoo

       Одна  из самых первых Поисковых систем (создана Дэвидом Фило и Джерри Янгом в апреле 1994года) по сей  день остается и самой популярной из них, традиционно сочетая поиск, как по ключевым словам, так и  с помощью иерархического дерева разделов.

        Одно из новшеств поисковой системы Yahoo - панель задач для браузера Firefox,. Этот инструмент помогает пользоваться поиском Yahoo, не заходя на официальный сайт, а лишь используя функциональные кнопки панели.

       1 сентября 2005 года поисковик Yahoo, которому принадлежит более 200 миллионов адресов электронной почты по всему миру, анонсировал запуск новой системы поиска текстов, фотографий и других документов, содержащихся в письмах.

       По  данным comScore Media Metrix на июль этого года, домену Yahoo принадлежит 219 миллионов адресов электронной почты, что составляет 31,5% мирового рынка, уступая лишь Microsoft с 221 миллионом пользователей сервиса Hotmail (35,5% рынка).

      1. Baidu

       Baidu – лидер среди китайских поисковых  систем. По количеству обрабатываемых запросов поисковый сайт Байду стоит на 3 месте в мире (3 миллиарда 428 миллионов; с долей в глобальном поиске 5,2 %). Хотя компания работает только в единственной стране: Китае! Но точно, что этот рынок растет неистово быстро: Уже в конце года в Китае свыше 170 млн. пользователей займутся поиском информации в Интернете. Аналитик J.P. Морган Дик Вей исходит в своем актуальном анализе из того, что это число вырастет в течение следующих трех, четырех лет до 100 млн. пользователей.

      1. Yandex

       Основное  отличие русскоязычных поисковых  систем от иностранных одно - это  то, что глобальные поисковые системы, поддерживающие поиск на русском  языке, не поддерживают русскую морфологию.

       Яндекс - На сегодня наиболее популярная поисковая система, ежемесячно к ней обращаются более 35 миллионов пользователей Русскоязычной части Интернета. Начала свою работу во второй половине 1997 года учитывая морфологию русского языка. История компании "Яндекс" началась в 1990 году с разработки поискового программного обеспечения в компании "Аркадия". В1993 году "Аркадия" стала подразделением компании CompTek. В 1993-1994 годы программные технологии были существенно усовершенствованы благодаря сотрудничеству с лабораторией Ю. Д. Апресяна (Институт Проблем Передачи Информации РАН).

       Основными отличительными чертами Yandex.Ru на тот  момент были проверка уникальности документов (исключение копий в разных кодировках), а также ключевые свойства поискового ядра Яндекс, а именно: учет морфологии русского языка (в том числе и  поиск по точной словоформе), поиск с учетом расстояния (в том числе в пределах абзаца, точное словосочетание), и тщательно разработанный алгоритм оценки релевантности (соответствия ответа запросу), учитывающий не только количество слов запроса, найденных в тексте, но и "контрастность" слова (его относительную частоту для данного документа), расстояние между словами, и положение слова в документе.

      1. Rambler

       Rambler - Старейшая поисковая система  российского Интернет, запущена  в 1996 году, на сегодня - вторая  по популярности с обращением более 25 миллионов посетителей в месяц. Помимо поисковой системы, сегодня Рамблер - один из крупнейших порталов Русскоязычной части Интернета с большим набором широко известных сервисов, таких как каталог Рамблер, Рамблер-почта, Рамблер-ICQ или Рамблер-ТВ. По сути сегодня Рамблер - больше, чем просто поисковая система и набор сервисов, это крупная медиагруппа. В нее введены функции, давно уже имевшиеся в конкурирующих системах. Она учитывает координаты слов, обучена строгой и нечеткой морфологии, связывает поиск с каталогом, в качестве которого используется Top100 (http://top100.rambler.ru/), группирует результаты поиска по сайтам, ищет по числам. Достаточно удачная архитектура продукта позволяет "Рамблер" иметь для поисковика количество серверов в 2 раза меньшее, чем у "Яндекса", и в 3 раза меньшее, чем у "Апорта"

      1. Апорт

       Апорт – Третья популярности на сегодня поисковая система с обращением более 16 миллионов посетителей в месяц. Апорт позволяет пользователям осуществлять полнотекстовый поиск документов c учетом морфологии русского языка в запросах. Поисковая система построена на основании новейших достижений в области информационного поиска и использует уникальные алгоритмы сортировки найденных результатов. Разнообразные специализированные поиски (Знакомства, Товары, Новости, Рефераты, MP3 и др.) дают пользователям дополнительные возможности находить различную информацию в Сети. В поисковую машину интегрирован один из крупнейших в Русскоязычной части Интернет каталогов Интернет-ресурсов "Апорт-каталог".

      1. Mail.ru

       Национальная  почтовая служба Mail.ru – это не только поисковая система но и один из крупнейших порталов российского Интернета. Ежедневная аудитория Mail.ru - более 5 миллионов  пользователей. Общее число регистраций  со дня основания около 60 миллионов. Mail.ru - самый быстроразвивающийся российский Интернет-ресурс. Через почтовые ящики Mail.ru ежедневно проходит более 25 миллионов писем. Mail.ru занимает лидирующую позицию среди бесплатных почтовых сервисов, предоставляя своим пользователям почтовый ящик неограниченного размера с защитой от спама и вирусов, переводчиком, проверкой правописания, архивом для хранения фотографий и многое другое.

    1. Рейтинг основных мировых поисковых систем

       По  данным исследования проводившегося на конец 2007 года доминирующие место в рейтинге стабильно занимает компания Google. В декабре на долю гиганта пришлось 41,3 миллиардов поисковых запросов, это – 62,4% рынка. Второе место (с большим отрывом) у Yahoo! – 8,5 миллиардов запросов, 12,8% рынка и крупнейшего китайского поисковика Baidu.com – 3,4 млрд. запросов, 5,2% рынка. К слову, уверенные позиции последнего связаны с тем, что на территории Китая заблокированы и Google, и Yahoo! Что мы можем увидеть из таблицы и диаграммы (Таблица 1)(Диаграмма 1) 

     Название  поисковой системы      Число запросов, миллионов.      Доля, процентов 
      Всего в интернете        66221      100,0
      Google       41345       62,4
      Yahoo!       8505       12,8
      Baidu.com       3428       5,2
      Microsoft       1940       2,9
      NHN Corporation       1572       2,4
      eBay       1428       2,2
      Time Warner Network       1062       1,6
      Ask Network       728       1,1
      Yandex       566       0,9
     Alibaba.com       531      0,8

      Таблица 1 – Рейтинг основных мировых поисковых систем

     Диаграмма 1 - Рейтинг мировых поисковых систем (2007год)

    1. Рейтинг основных Российских поисковых систем

       На  сегодняшний день самой популярной русскоязычной поисковой системой является Яндекс – 54% всех поисковых запросов.

       Далее представлена таблица рейтинга пяти наиболее посещаемых систем поиска в  России (по данным на декабрь 2007г.(Таблица 2)(Диаграмма 2)

     Название  поисковой

     системы

      Число запросов, миллионов.      Доля, процентов
     Яндекс      11,375      53,7
     Google      3,932      18,6
     Rambler      2,939      13,9
     Mail.ru      1,863      8,8
     Апорт      0,155      1,5
     Другие      0,39      3

Таблица 2 – Рейтинг основных Российских поисковых систем

Диаграмма 2 – Рейтинг основных Российских поисковых систем (2007г.)

       Подводя итог можно сказать что, как правило, несмотря на обилие поисковых систем, пользователь предпочитает обращаться к услугам лишь одной – двух из них. Самой популярной поисковой системой в мире является Google. Но по оценкам аналитиков, на просторах бывшего СССР чаше используется Яндекс.

  1. Технология  передачи данных

       Увеличение  объема информации и количества запросов, в свою очередь, приводит к повышению требований к скорости работы поисковых машин, качеству поиска и наглядности представления результатов. Так, для того чтобы пользователь остался доволен результатом, на сегодняшний день поисковой системе нужно собрать, обработать, обновить, найти и отсортировать в два раза больше документов, чем год назад.

       Среди наиболее динамично развивающихся  областей компьютерной техники стоит  отметить сферу технологий передачи данных. В полной мере это коснулось  и такой специфичной области, как шины передачи данных.

       Компьютерная  шина (магистраль передачи данных между  отдельными функциональными блоками  компьютера) – совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление), которые  имеют определённые электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины отличаются разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя, интерфейсная).

       Шины  могут быть синхронными (осуществляющими  передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также могут использовать мультиплексирование (передачу адреса и данных по одним и тем же линиям) и различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).

    1. История HyperTransport

       В связи с увеличением скоростей  процессора, памяти, видеосистемы и  некоторых других компонентов, необходимо сделать более эффективным взаимодействие между ними, то есть увеличить скорость обмена данными. Это не новая проблема. В свое время серьезные изменения претерпела шина расширений, эволюционировавшая в шину общего назначения PCI (Peripheral Component Interconnect). Затем появилась спецификация AGP, разработанная специально для ускорения передачи графических данных. Однако технологии PCI и AGP устаревают, и уже не могут обеспечить достаточной скорости передачи. Устройства вынуждены «соперничать» за используемые ресурсы, а одновременно на шине может работать не более трех устройств.

       Вообще  необходимость увеличить скорость передачи данных между элементами системы  появилась достаточно давно. Еще  в 1997 году в компании AMD начали работу над технологией LDT (Lightning Data Transfer - молниеносная передача данных). В 2000 году AMD объявляет о том, что с компаний Transmeta заключен договор о лицензировании технологии LDT. AMD, в свою очередь, получает доступ к технологиям, обеспечивающим снижение энергопотребления процессоров. В феврале 2001 года AMD открывает технологию для широкого лицензирования, при этом меняя ее название на HyperTransport. HT позиционируется как высокоскоростная шина передачи данных для персональных компьютеров, рабочих станций и серверов на базе микропроцессоров AMD, однако в компании не исключают возможность использования этой технологии и в других частях компьютера, например для интеграции всех внутрисистемных шин, таких как PCI, AGP, DRAM, PCI-X, других высокоскоростных портов, использование HT в маршрутизаторах и коммутаторах. Первыми технологией заинтересовались компании Broadcom, Cisco Systems, Apple Computer, nVidia, и Sun Microsystems. Объединившись, они образовали консорциум HyperTransport Technology Consortium (http://www.hypertransport.org/). Затем в течение короткого периода времени к альянсу присоединилось еще более 40 компаний.

       В 2003 году Габриэль Сартори, президент  консорциума HyperTransport Technology Consortium, сообщил  о появлении новой модификации  протокола HyperTransport Technology I/O Link Specification 1.05, а в феврале 2004 года была закончена спецификация HyperTransport Release 2.0 Specification.

    1. Технология  HyperTransport

       HyperTransport - это не просто новая системная  шина, это новый асинхронный двунаправленный  протокол обмена данными между  устройствами. Технологию HT могут поддерживать  абсолютно любые устройства: процессоры, наборы логики, контроллеры и т.д. Между собой компоненты системы связываются по принципу «точка-точка» (peer-to-peer), а это значит, что легко может быть установлено соединение практически между любыми узлами компьютера, причем без всяких дополнительных мостов (теоретически, конечно). Обмен информации происходит пакетами со скоростью от 0.8 Гбит/сек до 89.6 Гбит/сек (51.2 Гбит/сек в первой версии НТ). Шина двунаправленная, то есть имеет два соединения: одно в прямом направлении и одно - в обратном. Передача данных идет по двум фронтам стробирующего импульса (DDR). Результирующая скорость зависит от ширины шины (2-32 бита в каждом направлении) и ее частоты (200-1400 МГц, в первой версии - 200-800).

       При всех этих достоинствах HyperTransport характеризуется также малым числом выводов (low pin counts) и низкой стоимостью внедрения. HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины 6, допуская ширину от 2 до 32 бит в каждом направлении, использует Double Data Rate, или DDR (данные посылаются как по переднему, так и по заднему фронтам сигнала синхронизации), кроме того, она позволяет передавать асимметричные потоки данных к периферийным устройствам и от них.

      1. Соединение  устройств

       Поскольку технология HyperTransport призвана стандартизировать и унифицировать порядок обмена данными между всеми узлами компьютера, ее реализация затрагивает все уровни передачи данных: физический (разводка контактов у чипсетов), уровень соединения (порядок инициализации и конфигурирования устройств), уровень протокола (команды протокола и правила управления потоком данных), уровень транзакций (описание управляющих сигналов) и уровень сессий (общие команды).

       Рассмотрим  первый, физический уровень. Здесь в HyperTransport определены параметры линий данных, линий управления и линий тактового сигнала. Кроме того, стандартизированы контроллеры и электрические сигналы. Все физические устройства, задействованные в технологии, подразделяются на несколько типов: cаve (пещера), tunnel (тоннель) и bridge (мост). Устройства типа «пещера» представляют собой крайнее (замыкающее) устройство в цепочке, «тоннель» предназначен для транзита информации между устройствами, «мост» же - основное устройство, которое подключается к контроллеру шины (hоst) и обеспечивает соединение с подключенными к нему устройствами.

       В минимальной возможной реализации шина HT может быть всего лишь 2-битной. При этом потребуется 24 вывода (8 - для  данных, 4 - для тактовых сигналов, 4 - для линий управления, 2 - сигнальных, 4 - заземления, 1 - питания, 1 - сброса). А в конфигурации с 32 битной шиной придется использовать 197 выводов. Кстати, в РСI 2.1 используется «всего» 84 вывода, а в РСI-Х аж 150.

       Длина шины HT может достигать 61 сантиметра (24 дюйма) при пропускной способности  до 800 Мбит/с. При этом уровень сигнала составляет 1.2 В, а дифференциальное сопротивление 100 Ом. Способ передачи данных, на котором физически основывается HyperTransport, называется LVDS (Low Voltage Differential Signaling - низковольтные дифференциальные сигналы).

       

       Тактовая  частота соединений может быть от 200 до 1400 МГц в зависимости от требований. 
 
 
 
 

      1. Передача  данных

       Как уже упоминалось, в технологии HT используется пакетная передача данных. При этом пакет всегда кратен 32 битам, а максимальная длинна пакета равна 64 байтам (включая адреса, команды и данные). Поскольку шина является двунаправленной, каждое соединение состоит из субсоединения «передача» (Tx) и субсоединения «получение» (Rx). При этом оба работают асинхронно. Каждое соединение может быть шириной 2, 4, 8, 16, 32 или 64 разряда в каждом направлении.

       А теперь допустим, что у нас имеется  процессор, которому требуется высокоскоростное соединение, - мы используем два 32-разрядных  соединения с частотой в 800 МГц, таким  образом получая скорость 6.4 ГБ/с на прием и передачу (суммарная пропускная способность такой шины будет 12.8 ГБ/с). Если же нам не нужна такая скорость, можно использовать четырехразрядную шину с частотой 200 МГц. Такая шина обеспечит до 100 МБ/с на прием и столько же передачу. То есть спецификация предполагает возможность выбора частоты и шины при разработке устройства. При этом устройства с разной шириной шины могут подключаться к одной шине HyperTransport и свободно связываться между собой. Так, устройство с шиной в 32 разряда можно связать с 8-разрядным устройством, при этом пропускная способность будет обусловлена меньшей разрядностью шины.

       Для тех устройств, которые требовательны  к пропускной способности шины, в HT реализована технология виртуальных  каналов - StreamThru. Эта технология гарантирует, что скоростные устройства получат быстрый доступ к оперативной памяти по зарезервированному каналу.

      1. Новшества HT 3.0

       Одним из самых заметных изменений может  показаться возросшие тактовая частота  и, как следствие, пропускная способность. С максимальной частоты в 1400 МГц (а в процессорах AMD Athlon64 s939/AM2 поддерживалась частота в 1000 МГц) она выросла до 2600 МГц. Максимальная пропускная способность повысилась до 20.8 ГБ/с (в одном направлении) супротив максимальных 11.2 ГБ/с в версии HT 2.0, что означает повышение теоретической скорости на 85%. Стали поддерживаться новые частотные режимы – 1800, 2000, 2400 и 2600 МГц.

       На  деле, очень интересным нововведением  является возможность динамического  изменения частоты шины. Как известно, частота ядер процессора не может быть ниже частоты HT. Потому снижение частоты HT «на лету» может увеличить функциональность режимов энергосбережения. Просто меняя множитель HT, мы получаем возможность снизить частоту ядер в режиме бездействия еще ниже.

       Еще одной новой функцией стало динамическое конфигурирование шины. Так, одну 16-битную шину теперь можно динамически, без перезагрузки, разделить на две шины по 8 бит, или одну 8-битную на две 4-битные. Поддерживаются все возможные конфигурации вплоть до 2-битных шин. Данное новшество может быть весьма полезным в SMP – симметричных мультипроцессорных системах, где HT связывает все высокоскоростные узлы.

       Автоматическое  переключение DC/AC. Новый режим для  передачи данных на большие расстояния (AC mode) включается при обнаружении обвязки из конденсаторов вместо старого режима с низкой латентностью (DC mode). Одно и то же устройство может работать в DC mode на малых расстояниях (до 30 см) и в AC mode на больших расстояниях.

       Комбинация  автоматического переключения и  динамического конфигурирования шины позволяет добиться большой гибкости при построении многопроцессорных систем. В результате разработки в 2005 году разъема HTX для соединения устройств шиной HT с помощью кабеля стало возможным делать высокоскоростные устройства и даже соединять несколько печатных плат в одну систему. Так, плата Iwill DK8-HTX использует интерфейс HyperTransport и разъем HTX для соединения двух четырехпроцессорных плат в восьмипроцессорную систему, решение, безусловно, более быстрое, нежели при использовании для этого традиционного Infiniband. В режиме AC возможна передача данных на 1 метр без потери в скорости, что является достаточно большим значением для периферийных шин, а скорость – высокой для традиционных коммуникационных шин (таких как Ethernet, Infiniband, Myrinet, etc).