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CPU知識(shí)詳解-前端總線
來(lái)源: 日期:2013-10-3 20:11:30 人氣:標(biāo)簽:
總線是將信息以一個(gè)或多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的部件的一組傳輸線。通俗的說(shuō),就是多個(gè)部件間的公共連線,用于在各個(gè)部件之間傳輸信息。人們常常以 MHz 表示的速度來(lái)描述總線頻率。總線的種類很多,前端總線的英文名字是 Front Side Bus,通常用 FSB 表示,是將 CPU 連接到北橋芯片的總線。計(jì)算機(jī)的前端總線頻率是由 CPU 和北橋芯片共同決定的。
北橋芯片(將在以后的主板專題中做詳解)負(fù)責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量 大的部件,并和南橋芯片連接。CPU 就是通過(guò)前端總線(FSB)連接到北橋芯片,進(jìn)而通過(guò)北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是 CPU 和外界交換數(shù)據(jù)的 主要通道。因此,前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力,對(duì)計(jì)算機(jī)整體性能作用很大。如果沒(méi)有足夠快的前端總線,再?gòu)?qiáng)的 CPU 也不能明顯提高計(jì)算機(jī)整體速度。數(shù)據(jù)傳輸 大帶寬,取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前 PC 機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率,有 266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz 幾種。前端總線頻率越大,代表著 CPU 與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大,更能充分發(fā)揮出 CPU 的功能。現(xiàn)在的 CPU 技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)算速度提高很快,而足夠大的前端總線,可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給 CPU,較低的前端總線,將無(wú)法供給足夠的數(shù)據(jù)給 CPU,這樣就限制了 CPU 性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。
外頻與前端總線頻率的區(qū)別:前端總線的速度,指的是 CPU 和北橋芯片間總線的速度,更實(shí)質(zhì)性的表示了 CPU 和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取6忸l的概念,是建立在數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩速度基礎(chǔ)之上的,也就是說(shuō),100MHz 外頻,特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一萬(wàn)萬(wàn)次,它更多的影響了 PCI 及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個(gè)概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長(zhǎng)一段時(shí)間里(主要是在 Pentium 4 出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn) Pentium 4 時(shí)),前端總線頻率與外頻是相同的。因此,往往直接稱前端總線為外頻, 終造成這樣的誤會(huì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了 QDR(Quad Date Rate)技術(shù),或者其他類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。這些技術(shù)的原理,類似于 AGP 的 2X 或者 4X,它們使得前端總線的頻率成為外頻的 2 倍、4 倍甚至更高。從此之后,前端總線和外頻的區(qū)別,才開(kāi)始被人們重視起來(lái)。此外,在前端總線中,比較特殊的是 AMD 64 的 HyperTransport。
HyperTransport 初是 AMD 在1999年提出的一種總線技術(shù),隨著 AMD 64 位平臺(tái)的發(fā)布和推廣,HyperTransport 應(yīng)用越來(lái)越廣泛,也越來(lái)越被人們所熟知。
HyperTransport 是一種為主板上的集成電路互連而設(shè)計(jì)的端到端總線技術(shù),它可以在內(nèi)存控制器、磁盤(pán)控制器以及 PCI 總線控制器之間,提供更高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。HyperTransport 采用類似 DDR 的工作方式,在 400MHz 工作頻率下,相當(dāng)于 800MHz 的傳輸頻率。此外 HyperTransport 是在同一個(gè)總線中模擬出兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)雙向傳輸,因此理論上 大傳輸速率可以視為翻倍,具有 4、8、16 及 32 位頻寬的高速序列連接功能。在 400MHz 下,雙向 4bit 模式的總線帶寬為 0.8GB/sec,雙向 8bit 模式的總線帶寬為 1.6GB/sec;800MHz 下,雙向 8bit 模式的總線帶寬為 3.2GB/sec,雙向 16bit 模式的總線帶寬為 6.4GB/sec,雙向 32bit 模式的總線帶寬為 12.8GB/sec。以 400MHz 下,雙向 4bit 模式為例,帶寬計(jì)算方法為 400MHz ×2×2×4bit÷8=0.8GB/sec。
HyperTransport 還有一大特色,就是當(dāng)數(shù)據(jù)位寬并非 32bit 時(shí),可以分批傳輸數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到與 32bit 相同的效果。例如 16bit 的數(shù)據(jù)就可以分兩批傳輸,8bit 的數(shù)據(jù)就可以分四批傳輸。這種數(shù)據(jù)分包傳輸?shù)姆椒ǎo了 HyperTransport 在應(yīng)用上更大的彈性空間。
2004 年 2 月,HyperTransport 技術(shù)聯(lián)盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式發(fā)布了HyperTransport 2.0 規(guī)格,由于采用了 Dual-data 技術(shù),使頻率成功提升到了 1.0GHz、1.2GHz 和 1.4GHz,數(shù)據(jù)傳輸帶寬由每通道 1.6Gb/sec 提升到了 2.0GB/sec、2.4Gb/sec 和 2.8GB/sec, 大帶寬由原來(lái)的 12.8Gb/sec 提升到了 22.4GB/sec。
當(dāng) HyperTransport 應(yīng)用于內(nèi)存控制器時(shí),其實(shí)也就類似于傳統(tǒng)的前端總線(FSB,Front Side Bus),因此對(duì)于將 HyperTransport 技術(shù)用于內(nèi)存控制器的 CPU 來(lái)說(shuō),其 HyperTransport 的頻率也就相當(dāng)于前端總線的頻率。
目前各種 CPU 的前端總線頻率(FSB):
(一)Intel 平臺(tái)
1) Willamette 核心 CPU:
所有 Willamette 核心 CPU 的 FSB 都是 400MHz FSB。
2) Northwood 核心 CPU:
相對(duì)于 Willamette 核心 CPU,Northwood 核心 CPU 的前端總線頻率則非常復(fù)雜,400MHz、533MHz 和800MHz 都有。其中,Celeron 全部都是 400MHz FSB;Pentium 4 方面,1.6GHz-2.8GHz 都有 400MHz FSB 的產(chǎn)品。例如 1.8A、2.0A 等等。Pentium 4 型號(hào)后面帶有"B"字樣的,則是 533MHz FSB。帶有"C"字樣的,則是 800MHz FSB。
3) Prescott 核心 CPU:
Prescott 核心的 Celeron D,無(wú)論是 Socket 478 接口還是 Socket 775 接口,全部都是 533MHz FSB。
Socket 478 接口的 Pentium 4 方面,2.4A 和 2.8A 是 533MHz FSB,其余的 Socket 478 Pentium 4 都是 800MHz FSB,在產(chǎn)品型號(hào)后面帶有"E"字樣。
Socket 775 接口的 Pentium 4 5XX 系列方面,編號(hào)尾數(shù)為"5"的,是 533MHz FSB,例如 Pentium 4 505/515;編號(hào)尾數(shù)為"0"的,是 800MHz FSB,例如 Pentium 4 520/530/540 等等。即將推出的 Pentium 4 6XX 系列 CPU,則都是 800MHz FSB。
4) Pentium 4 至尊版(即 Pentium 4 EE,又稱 Pentium 4 XE):
所有 Socket 478 接口的 Pentium 4 EE 都是 800MHz FSB。而 Socket 775 接口的 Pentium 4 EE,3.4GHz 是 800MHz FSB,而 3.46GHz 則是 1066MHz FSB,這是目前 PC 上 高的前端總線頻率,而且今后推出的所有 Pentium 4 EE 都會(huì)采用 1066MHz FSB。
5) Xeon 和 Xeon MP:
所有 Xeon MP 都是 400MHz FSB;Socket 603 接口的 Xeon 也是 400MHz FSB;Socket 604 接口的 Xeon 中,支持 Intel 64 位計(jì)算技術(shù) EM64T 的 Xeon 是 800MHz FSB,而不支持 EM64T 的 Xeon 則是 533MHz FSB。
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