UPI技术——次世代多处理器通信技术

QPI的接班人?

Posted by Nathaniel on 2016-11-14

UPI技术——次世代多处理器通信技术

UPI,全名Ultra Path Interconnect,中文名:超级通道互连(暂译), 是 Intel 公司提出的,下一代多处理器通信技术,用于替换从08年开始使用的QPI 技术(Aka QuickPath Interconnect),在未来会优先用在Skylake EX/EP Xeon系列处理器上

在讨论它们之间的区别之前我们先来看看什么是多处理器通信技术

点对点处理器互联技术

Intel 处理器有很多系列,最著名的算是大家耳熟能详的 Intel Itanium 系列了,大家在选购电脑时,基本都要研究研究,究竟处理器是i3/i5还是i7的。Intel I 系列主要面向消费领域,主要用于个人电脑上。

而另一种型号,大家也许听说较少,那就是Intel Xeon系列,Xeon系列定位于I 系列不同,主要面向企业/服务器领域,多用于服务器上。高端处理器领域里,很多I系列处理器与Xeon处理器十分的接近,甚至有一些处理器就是同一流水线上下来,进行细微的修改,就分别称为Xeon系列的入门级处理器和I系列的高端处理器。这细微的区别,就是Xeon可以支持一个主板,多个处理器,而I系列则不可以。

而同一主板支持多个处理器,就需要用到一项关键的技术,也就是我们要介绍的技术:点对点处理器互联技术,简单来说,有了这项技术,我们可以让任意多的CPU同时工作于同一台机器之中,从而满足日渐增长的计算能力的需求。

前端总线(FSB,Front Side Bus)

介绍QPI和UPI这两个技术前,我们先来了解一下它们的前身——前端总线

前端总线,顾名思义,是总线的一种,它的功能是负责CPU和北桥晶片间的数据传输。所谓北桥芯片,是一个内存控制单元,用于控制主存和显卡的数据传输。那么前端总线究竟有什么用呢?

计算机是一个充满各种各样的设备、芯片的一个集合体,而其中连接这些设备、芯片,如显卡,声卡,硬盘,外部存储设备等的,就是总线,总线间的组织关系导致了总线有层次等级之分。与这些外部设备相连的通常为二级系统总线,而这些外部设备的总线通常要汇总至一条系统总线,这条总线就是一级总线了,一级总线中距离CPU最近的,就是前端总线(注意前端总线不属于系统总线),它的速度影响了所有二级总线的速度,从而影响了整个计算机的速度,因此,前段总线对整个计算机来说是至关重要的。这么说可能有点抽象,做个比喻,就是计算机相当于人体,而二级总线相当于四肢中的血管,而前端总线就相当于颈动脉,它决定了CPU(大脑)与计算机其他部分(身体)之间数据(血液)交换的速度。当然,前端总线可以在多个CPU之间传送消息。

快速通道互联(QPI,QuickPath Interconnect)

介绍了那么多的前端总线,现在要进入正题了,我们先来看看QPI,快速通道互联技术。这项技术从2008年开始投入应用领域。也就是说,我们现在所用着的采用了Intel处理器计算机中,基本上都应用了这项技术。那么它和前端总线相比先进在哪里?

计算机中有不止一个CPU的时候,它们就需要共享主存了。在08年之前,使用前端总线的年代,多个CPU共享一个主存区域,共用一个主存控制器,只有一套主存接口,因此,CPU的速度受到了限制,而且多个CPU间协同性也不够好,协同工作效率不高。而08年之后,QPI的出现,使得多CPU间的通信变的更为容易,且主存被划分,每个CPU有自己的主存区域,主存控制器和主存接口,而且整个系统的对称性变得更佳,数据传输更加随意。

总结一下,就是说QPI

  • 提高了计算机内部数据传输的性能以及可靠性
  • 为多核心协作提供了帮助
  • 为多线程任务进行了优化
  • 提高了CPU与主存、I/O设备的通信的性能
超级通道互联(UPI,QuickPath Interconnect)

超级通道互联是Intel最新的多处理器点对点处理器互联技术,而它十分的先进,只用于6代及以后的处理器,以至于市面上基本没有使用这项技术的产品,只有一些传闻。最新的传闻是Intel将于2017年发布的服务器平台“Purely”,这个平台采用了UPI技术。目前能了解到的它的先进性在于:

  • 数据传输速率高:能达到9.6GT/s~10.4GT/s的速度
  • 带宽更足、灵活性更强
  • 支持最新的DMI3.0 PCI-E3.0 等新总线技术

由于UPI技术十分先进且仍处于研发阶段,目前所能得到的信息十分有限,姑且可以认为,它是一个QPI的性能的升级版。