QPI

QPI <Quick Path Interconnect>，又名CSI，Common System Interface公共系統接口，是一種可以實現晶片間直接互聯的架構。

基本介紹

• 中文名：QPI
• 外文名：QuickPath Interconnect
• 屬於：Intel
• 譯為：快速通道互聯
• 簡稱：CSI

技術特點

QPI是一種基於包傳輸的串列式高速點對點連線協定，採用差分信號與專門的時鐘進行傳輸。在延遲方面，QPI與 FSB幾乎相同，卻可以提升更高的訪問頻寬。一組QPI具有20條數據傳輸線，以及傳送（TX）和接收方（RX）的時鐘信號。

一個QPI數據包包含80位，需要兩個時鐘周期或四次傳輸完成整個數據包的傳送（QPI的時鐘信號速率是傳輸速率的一半）。在每次傳輸的20bit數據中，有16bit是真實有效的數據，其餘四位用於循環冗餘校驗，以提高系統的可靠性。由於QPI是雙向的，在傳送的同時也可以接收另一端傳輸來的數據，這樣，每個QPI匯流排總頻寬=每秒傳輸次數（即QPI頻率）×每次傳輸的有效數據（即16bit/8=2Byte）×雙向。所以QPI頻率為4.8GT/s的總頻寬=4.8GT/s×2Byte×2=19.2GB/s，QPI頻率為6.4GT/s的總頻寬=6.4GT/s×2Byte×2=25.6GB/s。(bit-位，Byte-位元組，1Byte=8bit)

效率更高

此外，QPI另一個亮點就是支持多條系統匯流排連線，Intel稱之為multi-FSB。系統匯流排將會被分成多條連線，並且頻率不再是單一固定的，也無須如以前那樣還要再經過FSB進行連線。根據系統各個子系統對數據吞吐量的需求，每條系統匯流排連線的速度也可不同，這種特性無疑要比AMD目前的Hypertransport匯流排更具彈性。

區別

FSB正離我們遠去

眾所周之，前端匯流排（Front Side Bus，簡稱FSB）是將CPU中央處理器連線到北橋晶片的系統匯流排，它是CPU和外界交換數據的主要通道。前端匯流排的數據傳輸能力對計算機整體性能影響很大，如果沒有足夠頻寬的前端匯流排，即使配備再強勁的CPU，用戶也不會感覺到計算機整體速度的明顯提升。

目前intel處理器主流的前端匯流排頻率有800MHz、1066MHz、1333MHz幾種，而就在2007年11月，intel再度將處理器的前端匯流排頻率提升至1600MHz（默認外頻400MHz），這比2003年最高的800MHzFSB匯流排頻率整整提升了一倍。這樣高的前端匯流排頻率，其頻寬多大呢？前端匯流排為1333MHz時，處理器與北橋之間的頻寬為10.67GB/s，而提升到1600MHz能達到12.8GB/s，增加了20%。

雖然intel處理器的前端匯流排頻率看起來已經很高，但與同時不斷提升的記憶體頻率、高性能顯示卡（特別是雙或多顯示卡系統）相比，CPU與晶片組存在的前端匯流排瓶頸仍未根本改變。例如1333MHz的FSB所提供的記憶體頻寬是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s，與雙通道的DDR2-667記憶體剛好匹配，但如果使用雙通道的DDR2-800、DDR2-1066的記憶體，這時FSB的頻寬就小於記憶體的頻寬。更不用說和未來的三通道和更高頻率的DDR3記憶體搭配了（Nehalem平台三通道DDR3-1333記憶體的頻寬可達32GB/s）。

與AMD的HyperTransport(HT)匯流排技術相比，FSB的頻寬瓶頸也很明顯。HT作為AMD CPU上廣為套用的一種端到端的匯流排技術，它可在記憶體控制器、磁碟控制器以及PCI-E匯流排控制器之間提供更高的數據傳輸頻寬。HT1.0在雙向32bit模式的匯流排頻寬為12.8GB/s，其頻寬便可匹敵目前最新的FSB頻寬。2004年AMD推出的HT2.0規格，最大頻寬又由1.0的12.8GB/s提升到了22.4GB/s。而最新的HT3.0又將工作頻率從HT2.0最高的1.4GHz提高到了2.6GHz，提升幅度幾乎又達到了一倍。這樣，HT3.0在2.6GHz高頻率32bit高位寬運行模式下，即可提供高達41.6GB/s的匯流排頻寬（即使在16bit的位寬下也能提供20.8GB/s 頻寬），相比FSB優勢明顯，應付未來兩年內記憶體、顯示卡和處理器的升級需要也沒有問題。

面對這種頻寬上的劣勢，雖然intel通過對市場的準確把握，以及其他優勢技術上的彌補（如指令集優勢、如CPU效率上intel的酷睿2雙核共享二級快取互聯架構要明顯優於AMD HT互聯下的的雙核架構等等），讓AMD的頻寬優勢並沒有因此轉化為勝勢，但intel要想改變這種處理器和北橋設備之間頻寬捉襟見肘的情況，縱使在現可在技術上將FSB頻率進一步提高到2133MHz，也難以應付未來DDR3記憶體及多顯示卡系統所帶來的頻寬需求。Intel推出新的匯流排技術勢在必行。

當世界失去FSB我們還有QPI

Intel自身也清醒的認識到，要想在通過單純提高處理器的外頻和FSB，也難以像以前那樣帶來更好的性能提升。採用全新的Nehalem架構的intel下一代CPU讓我們看到了英特爾變革的決心。目前已經正式發布，基於該架構的代號為Boomfield第一款處理器，我們可以看見很多很多技術的細節——該處理器擁有全新的規格和性能，採用全新的LGA 1366接口，45nm製程，集成三通道DDR3記憶體控制器（支持DDR3 800/1066/1333/1600記憶體規格），使用新匯流排QPI與處理器進行連線，支持SMT（Simultaneous Muti-hreading,單顆處理器就可以支持8執行緒並行技術）多執行緒技術，支持SSE4.2指令集（增加了7條新的SSE4指令），是intel第一款原生四核處理器……

當然，在其擁有的眾多技術中，最引人注目的應該還是QPI（原先宣傳的CSI匯流排）匯流排技術，他是全新的Nahalem架構之所以能在架構、功能和性能上取得大突破的關鍵性技術。

帶來什麼

QPI(Quick Path Interconnect)——"快速通道互聯"，取代前端匯流排(FSB)的一種點到點連線技術，20位寬的QPI連線其頻寬可達驚人的每秒25.6GB，遠非FSB可比。QPI最初能夠發放異彩的是支持多個處理器的伺服器平台，QPI可以用於多處理器之間的互聯。

1. QPI使通信更加方便

QPI是在處理器中集成記憶體控制器的體系架構，主要用於處理器之間和系統組件之間的互聯通信（諸如I/O）。他拋棄了沿用多年的的FSB，CPU可直接通過記憶體控制器訪問記憶體資源，而不是以前繁雜的“前端匯流排——北橋——記憶體控制器”模式。並且，與AMD在主流的多核處理器上採用的4HT3（4根傳輸線路，兩根用於數據傳送，兩個用於數據接收）連線方式不同，英特爾採用了4+1 QPI互聯方式（4針對處理器，1針對I/O設計），這樣多處理器的每個處理器都能直接與物理記憶體相連，每個處理器之間也能彼此互聯來充分利用不同的記憶體，可以讓多處理器的等待時間變短（訪問延遲可以下降50%以上），只用一個記憶體插槽就能實現與四路AMD皓龍處理器（AMD在伺服器領域的處理器，與intel至強同等產品定位）同等頻寬。

2. QPI、處理器間峰值頻寬可達96GB/s

在intel高端的安騰處理器系統中，QPI高速互聯方式使得CPU與CPU之間的峰值頻寬可達96GB/s，峰值記憶體頻寬可達34GB/s。這主要在於QPI採用了與PCI-E類似的點對點設計，包括一對線路，分別負責數據傳送和接收，每一條通路可傳送20bit數據。這就意味著即便是最早的QPI標準，其傳輸速度也能達到6.4GT/s——總計頻寬可達到25.6GB/s(為FSB 1600MHz的12.8GB/S的兩倍)。這樣的頻寬已可媲美AMD目前的匯流排解決方案，能滿足未來CPU與CPU、CPU與晶片的數據傳輸要求。

3. 多核間互傳資料不用經過晶片組

QPI匯流排可實現多核處理器內部的直接互聯，而無須像以前那樣還要再經過FSB進行連線。例如，針對伺服器的Nehalem架構的處理器擁有至少4組QPI傳輸，可至少組成包括4顆處理器的4路高端伺服器系統（也就是16顆運算核心至少32執行緒並行運作）。而且在多處理器作業下，每顆處理器可以互相傳送資料，並不需要經過晶片組，從而大幅提升整體系統性能。隨著未來Nehalem架構的處理器集成記憶體控制器、PCI-E 2.0圖形接口乃至圖形核心的出現，QPI架構的優勢見進一步發揮出來。

4. QPI互聯架構本身具有升級性

QPI採用串聯方式作為訊號的傳送，採用了LVDS（低電壓差分信號技術，主要用於高速數位訊號互聯，使信號能以幾百Mbps以上的速率傳輸）信號技術，可保證在高頻率下仍能保持穩定性。QPI擁有更低的延遲及更好的架構，將包括集成的存儲器控制器以及系統組件間的通信鏈路。

5. QPI匯流排架構具備可靠性和性能

可靠性、實用性和適用性特點為QPI的高可用性提供了保證。比如連結級循環冗餘碼驗證（CRC）。出現時鐘密碼故障時，時鐘能自動改路傳送到數據信道。QPI還具備熱插拔。深度改良的微架構、集成記憶體控制器設計以及QPI直接技術，令Nehalem擁有更出色的執行效率，在單執行緒同頻率下，Nehalem擁有更為出色的執行效率，在單執行緒同頻率條件下，Nehalem的運算能力在相同功耗下比現行的Penryn架構的效能可能提高30%。

影響

做為行業領導性廠商，每次Intel平台的進步都是有人歡喜有人愁。比如，AMD面臨著該如何追趕Intel處理器革新速度的問題，如果未來AMD無法跟上英特爾的步伐，其市場份額肯定將變得越來越小。當然，AMD有其過硬的顯示卡技術支撐，這正是目前Intel所欠缺的。

AMD CPU如真能將其GPU整合，帶來的市場影響力也是巨大的。

NVIDIA的處境，Intel的目標是CPU整合GPU，而NVIDIA的目標則是GPU整合CPU，雖然NVIDIA自身對其信心滿滿，從目前的競爭形勢來看，一項是靠顯示卡技術、晶片組維繫的NVIDIA，面對Intel的打壓，必須在Intel平台推廣SLI，面對Intel和AMD的CPU整合GPU方案，對NVIDIA的低端、中低端顯示卡市場又非常大的影響。

示意圖

1、QPI---QuickPath Interconnect 用於替代FSB

2、頻寬更大---數據傳送速度是FSB 1600的2倍—25.6GB/S

3、效率更高---支持多條系統匯流排連線