應知應會的電腦硬體核心知識:[29]前端匯流排?

匯流排是將資訊以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。通俗的說,就是多

個部件間的公共連線,用於在各個部件之間傳輸資訊。人們常常以

MHz 表示的速度來描述匯流排頻率。匯流排的種類很多,前端匯流排的英文名字是 Front Side

Bus,通常用 FSB 表示,是將 CPU

連線到北橋晶片的匯流排。計算機的前端匯流排頻率是由 CPU 和北橋晶片共同決定的。

北橋晶片(將在以後的主機板專題中做詳解)負責聯絡記憶體、顯示卡等資料吞吐量最大的部件,並和

南橋晶片連線。CPU

就是通過前端匯流排(FSB)連線到北橋晶片,進而通過北橋晶片和記憶體、顯示卡交換資料。前端總

線是 CPU

和外界交換資料的最主要通道。因此,前端匯流排的資料傳輸能力,對計算機整體效能作用很大。

如果沒有足夠快的前端匯流排,再強的 CPU

也不能明顯提高計算機整體速度。資料傳輸最大頻寬,取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸

頻率,即資料頻寬=(匯流排頻率×資料位寬)÷8。目前 PC

機上所能達到的前端匯流排頻率,有 266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz 幾種

。前端匯流排頻率越大,代表著 CPU

與北橋晶片之間的資料傳輸能力越大,更能充分發揮出 CPU 的功能。現在的 CPU

技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端匯流排,可以保障有足夠的資料供給給

CPU,較低的前端匯流排,將無法供給足夠的資料給

CPU,這樣就限制了 CPU 效能得發揮,成為系統瓶頸。

外頻與前端匯流排頻率的區別:前端匯流排的速度,指的是 CPU 和北橋晶片間匯流排的速度,更實質

性的表示了 CPU

和外界資料傳輸的速度。而外頻的概念,是建立在數字脈衝訊號震盪速度基礎之上的,也就是說

,100MHz

外頻,特指數字脈衝訊號在每秒鐘震盪一萬萬次,它更多的影響了 PCI

及其他匯流排的頻率。之所以前端匯流排與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一

段時間裡(主要是在 Pentium 4 出現之前和剛出現

Pentium 4

時),前端匯流排頻率與外頻是相同的。因此,往往直接稱前端匯流排為外頻,最終造成這樣的誤會

。隨著計算機技術的發展,人們發現前端匯流排頻率需要高於外頻,因此採用了

QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理,類似於

AGP 的 2X 或者

4X,它們使得前端匯流排的頻率成為外頻的 2 倍、4

倍甚至更高。從此之後,前端匯流排和外頻的區別,才開始被人們重視起來。此外,在前端匯流排中

,比較特殊的是 AMD 64 的

HyperTransport。

HyperTransport 最初是 AMD 在1999年提出的一種匯流排技術,隨著 AMD 64

位平臺的釋出和推廣,HyperTransport 應用越來越廣泛,也越來越被人們所熟知。

HyperTransport 是一種為主機板上的積體電路互連而設計的端到端匯流排技術,它可以在記憶體控制

器、磁碟控制器以及 PCI

匯流排控制器之間,提供更高的資料傳輸頻寬。HyperTransport 採用類似 DDR 的工作方式,在

400MHz 工作頻率下,相當於

800MHz 的傳輸頻率。此外 HyperTransport

是在同一個匯流排中模擬出兩個獨立資料鏈進行點對點資料雙向傳輸,因此理論上最大傳輸速率可

以視為翻倍,具有 4、8、16 及 32

位頻寬的高速序列連線功能。在 400MHz 下,雙向 4bit 模式的匯流排頻寬為 0.8GB/sec,雙向

8bit 模式的匯流排頻寬為

1.6GB/sec;800MHz 下,雙向 8bit 模式的匯流排頻寬為 3.2GB/sec,雙向 16bit 模式的匯流排帶

寬為

6.4GB/sec,雙向 32bit 模式的匯流排頻寬為 12.8GB/sec。以 400MHz 下,雙向 4bit 模式為例

,頻寬計算方法為

400MHz ×2×2×4bit÷8=0.8GB/sec。

HyperTransport 還有一大特色,就是當資料位寬並非 32bit 時,可以分批傳輸資料來達到與

32bit 相同的效果。例如

16bit 的資料就可以分兩批傳輸,8bit 的資料就可以分四批傳輸。這種資料分包傳輸的方法,給

了 HyperTransport

在應用上更大的彈性空間。

2004 年 2 月,HyperTransport 技術聯盟(Hyper Transport Technology

Consortium)又正式釋出了HyperTransport 2.0 規格,由於採用了 Dual-data 技術,使頻率成

功提升到了

1.0GHz、1.2GHz 和 1.4GHz,資料傳輸頻寬由每通道 1.6Gb/sec 提升到了 2.0GB/sec、

2.4Gb/sec 和

2.8GB/sec,最大頻寬由原來的 12.8Gb/sec 提升到了 22.4GB/sec。

當 HyperTransport 應用於記憶體控制器時,其實也就類似於傳統的前端匯流排(FSB,Front Side

Bus),因此對於將

HyperTransport 技術用於記憶體控制器的 CPU 來說,其 HyperTransport 的頻率也就相當於前端

匯流排的頻率。

目前各種 CPU 的前端匯流排頻率(FSB):

(一)Intel 平臺

1) Willamette 核心 CPU:

所有 Willamette 核心 CPU 的 FSB 都是 400MHz FSB。

2) Northwood 核心 CPU:

相對於 Willamette 核心 CPU,Northwood 核心 CPU 的前端匯流排頻率則非常複雜,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 的產品。例如 1.8A、2.0A 等等。Pentium 4 型號後面帶有"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,無論是 Socket 478 介面還是 Socket 775 介面,全部都是

533MHz

FSB。

Socket 478 介面的 Pentium 4 方面,2.4A 和 2.8A 是 533MHz FSB,其餘的 Socket 478

Pentium 4 都是 800MHz FSB,在產品型號後面帶有"E"字樣。

Socket 775 介面的 Pentium 4 5XX 系列方面,編號尾數為"5"的,是 533MHz FSB,例如

Pentium 4

505/515;編號尾數為"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 介面的 Pentium 4 EE 都是 800MHz FSB。而 Socket 775 介面的 Pentium

4 EE,3.4GHz 是 800MHz FSB,而 3.46GHz 則是 1066MHz FSB,這是目前 PC

上最高的前端匯流排頻率,而且今後推出的所有 Pentium 4 EE 都會採用 1066MHz FSB。

5) Xeon 和 Xeon MP:

所有 Xeon MP 都是 400MHz FSB;Socket 603 介面的 Xeon 也是 400MHz FSB;Socket 604

介面的 Xeon 中,支援 Intel 64 位計算技術 EM64T 的 Xeon 是 800MHz FSB,而不支援

EM64T 的

Xeon 則是 533MHz FSB。

(二)AMD 平臺

1) Socket A 平臺:

Socket A 介面的 Sempron 是 333MHz FSB,Socket 754 介面的 Sempron 部分是 333MHz

FSB,使用 0.09 微米工藝的 Sempron 是 800MHz FSB;Athlon XP 方面,Palomino 核心為

266MHz FSB,Thoroughbred 核心為 266MHz 和 333MHz FSB,Barton 核心為 333MHz 和

400MHz FSB,而 Thorton 核心則為 333MHz FSB。

2) AMD 64 平臺:

Socket 754 介面 CPU 的 HyperTransport 頻率是 800MHz;Socket 939 介面 CPU 的

HyperTransport 頻率是 1000MHz;而 Socket 940 介面 CPU 的 HyperTransport 頻率也是

800MHz。

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