Front Side Bus | Intel вики | Fandom

Понимание тактовой частоты многоядерного процессора. Понимание (высчитывания) частот многоядерных процессоров. МГц, ГГц.

Для тех, кто хочет знать больше:

Понравилась статья? Дальше интересней… Подписывайтесь!

Спасибо! Вы успешно подписаны на нашу рассылку.

Перейдите на свою почту для подтверждения подписки

Нажимая на кнопку “Получать статьи”, я даю

согласие на рассылку

,

обработку персональных данных и принимаю

политику конфиденциальности

.

Front Side Bus

Front Side Bus (FSB, системная шина) — шина, обеспечивающая соединение между x86/x86-64-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами.

Как правило, современный персональный компьютер на базе x86- и x64-совместимого микропроцессора устроен следующим образом:

  • Микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру, который обычно называют «северным мостом», (англ. Northbridge).
  • Системный контроллер имеет в своём составе контроллер ОЗУ (в некоторых современных персональных компьютерах контроллер ОЗУ встроен в микропроцессор), а также контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства.

Получил распространение подход, при котором к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI Express x16, а менее производительные устройства (микросхема BIOS’а, устройства с шиной PCI) подключаются к «южному мосту» (англ. Southbridge), который соединяется с северным мостом специальной шиной. Набор из «южного» и «северного» мостов называют набором системной логики, но чаще применяется калька с английского языка «чипсет» (англ. chipset).

Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом.

Некоторые компьютеры имеют внешнюю кэш-память, подключённую через «заднюю» шину (англ. back side bus), которая быстрее, чем FSB, но работает только со специфичными устройствами.

Каждая из вторичных шин работает на своей частоте (которая может быть как выше, так и ниже частоты FSB). Иногда частота вторичной шины является производной от частоты FSB, иногда задаётся независимо.

Шина процессора

ПодробностиРодительская категория: Системные платы Категория: Типы, назначение и функционирование шин

Параметры FSB у некоторых микропроцессоров

Процессор частота FSB Тип FSB[1] Теоретическая пропускная способность
Pentium II 66 / 100 МГц GTL+ 533 / 800 МБ/с
Pentium III 100 / 133 МГц AGTL+ 800 / 1066 МБ/с
Pentium 4 100 / 133 / 200 МГц QPB 3200 / 4266 / 6400 МБ/с [2]
Pentium M 100 / 133 МГц QPB 3200 / 4266 МБ/с [2]
Pentium D 133 / 200 МГц QPB 4266 / 6400 МБ/с [2]
Pentium 4 EE 200 / 266 МГц QPB 6400 / 8533 МБ/с [2]
Intel Core 133 / 166 МГц QPB 4266 / 5333 МБ/с [2]
Intel Core 2 200 / 266 / 333 / 400 МГц QPB 6400 / 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [2]
P6 100 / 133 МГц GTL+ 800 / 1066 МБ/с
NetBurst 100 / 133 / 166 / 200 / 266 / 333 МГц QPB 3200 / 4266 / 5333 / 6400 / 8533 / 10660 МБ/с [2]
Penryn 266 / 333 / 400 МГц QPB 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [2]
100 / 133 МГц EV6 1600 / 2133 МБ/с [3]
Athlon XP 133 / 166 / 200 МГц EV6 2133 / 2666 / 3200 МБ/с [3]
Athlon 64/FX/600 / 800 / 1000 МГц 4800 / 6400 / 8000 МБ/с
900 / 1000 / 1250 МГц 7200 / 8000 / 10000 МБ/с

Замечания:

  1. Все типы системных шин (FSB) 64 разрядные.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 процессоры Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Intel Core и Intel Core 2 используют системную шину QPB (Quad Pumped Bus), передающую данные 4 раза за цикл.
  3. 1 2 процессоры Athlon и Athlon XP используют FSB, передающую данные два раза за цикл (англ. Double data rate)

Влияние на производительность компьютера[править | править код]

Частота процессора[править | править код]

Частоты, на которых работают центральный процессор и FSB, имеют общую опорную частоту, и в конечном счёте определяются, исходя из их коэффициентов умножения (частота устройства = опорная частота * коэффициент умножения).

Память[править | править код]

Следует выделить два случая:

Контроллер памяти в системном контроллере[править | править код]

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB. Это, в частности, касалось чипсетов на сокете LGA 775, начиная с 945GC и вплоть до X48.

То же касалось и чипсетов NVIDIA для платформы LGA 775 (NVIDIA GeForce 9400, NVIDIA nForce4 SLI/SLI Ultra и др.)

Спецификации стандартов системной шины чипсетов на сокете LGA 775 и оперативной памяти DDR3 SDRAM

Стандартное название Частота памяти, МГц Время цикла, нс Частота шины, МГц Эффективная (удвоенная) скорость, млн. передач/с Название модуля Пиковая скорость передачи данных при 64-битной шине данных в одноканальном режиме, МБ/с
DDR3‑800 100 10,00 400 800 PC3‑6400 6400
DDR3‑1066 133 7,50 533 1066 PC3‑8500 8533
DDR3‑1333 166 6,00 667 1333 PC3‑10600 10667
DDR3‑1600 200 5,00 800 1600 PC3‑12800 12800
DDR3‑1866 (O.C.) 233 (O.C.) 4,29 (O.C.) 933 (O.C.) 1866 (O.C.) PC3‑14900 (O.C.) 14933 (O.C.)

O.C. — в режиме overclocking (разгона)

Поскольку процессор работает с памятью через FSB, то производительность FSB является одним из важнейших параметров такой системы.

На современных персональных компьютерах, начиная с сокета LGA 1366 частоты компьютерной шины, которая называется QuickPath Interconnect, и шины памяти могут различаться.

Периферийные шины[править | править код]

Существуют системы, преимущественно старые, где FSB и периферийные шины ISA, PCI, AGP имеют общую опорную частоту, и попытка изменения частоты FSB не посредством её коэффициента умножения, а посредством изменения опорной частоты приведёт к изменению частот периферийных шин, и даже внешних интерфейсов, таких как Parallel ATA. На других системах, преимущественно новых, частоты периферийных шин не зависят от частоты FSB.

В системах с высокой интеграцией контроллеры памяти и периферийных шин могут быть встроены в процессор, и сама FSB в таких процессорах отсутствует принципиально. К таким системам можно отнести, например, платформу Intel LGA1156.

Что же такое тактовая частота процессора?

Для начала нужно разобраться с определением «тактовая частота». Тактовая частота показывает нам, сколько процессор может произвести вычислений в единицу времени. Соответственно, чем больше частота, тем больше операций в единицу времени может выполнить процессор. Тактовая частота современных процессоров, в основном, составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней или базовой частоты, на определённый коэффициент. Например, процессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20, в результате чего тактовая частота равна 2660 МГц.

Частоту процессора можно увеличить в домашних условиях, с помощью разгона процессора. Существуют специальные модели процессоров от AMD и Intel, которые ориентированы на разгон самим производителем, к примеру Black Edition у AMD и линейки К-серии у Intel.

Хочу отметить, что при покупке процессора, частота не должна быть для вас решающим фактором выбора, ведь от нее зависит лишь часть производительности процессора.

Первичный эксперимент

Итак. Всё начиналось весьма буднично. Шла проверка одной программы. Проверялся процесс записи данных одновременно на несколько дисков. Аппаратура простая: имеется материнская плата с четырьмя PCIe-слотами. Во все слоты воткнуты совершенно одинаковые карточки с AHCI-контроллерами, каждый из которых поддерживает исключительно PCIe x1.

4killzfbtb9r6evuybrs68e6xl0.jpeg

Каждая карта обслуживает 4 накопителя.

И вот выясняется следующий эффект. Берём один диск и начинаем записывать на него данные. Получаем скорость от 180 до 220 мегабайт в секунду (здесь и далее, мегабайт — это 1024*1024 байт):

wecuuyqewi743lh6kcxiqgpkk5i.png

Берём второй накопитель. Скорость записи на него — от 170 до 190 МБ/с:

cs0og7k2kztps5h2vgvw7yfsrno.png

Пишем сразу на оба — получаем просадку скорости:

xzatnk1bt2sog8qsvkjaryf34j0.png

Суммарная скорость получается в районе 290 МБ/с. Но удивительность состоит в том, что отлаживали (так получилось) эту программу мы на тех же накопителях, но на других каналах. И там всё было хорошо. Быстро перетыкаем в те каналы (они будут идти через другую карту), получаем прекрасную работу:

xdjjqomypz-hhmaq6yt73wtoai4.png

QuickPath

Шина QuickPath Interconnect (QPI) была разработана Intel в 2008 г. для замены традиционной шины FSB. Первоначально QPI использовалась в компьютерах на основе процессоров Xeon и Itanium. Разработка QPI была призвана бросить вызов уже использовавшейся в течение некоторого времени в чипсетах AMD шине Hypertransport.

Хотя QPI принято называть шиной, тем не менее, ее свойства существенно отличаются от свойств традиционной системной шины, и по своему устройству она представляет собой проводное соединение типа interconnect. QPI является неотъемлемой частью технологии, которую Intel называет архитектурой QuickPath. Всего QPI имеет в своем составе 20 линий данных, а общее количество проводников шины QPI равно 84. Как и Hypertransport, технология QuickPath подразумевает, что контроллер памяти встроен в сам центральный процессор, поэтому она используется лишь для связи процессора с контроллером ввода-вывода. Шина QuickPath может работать на частотах в  2.4, 2.93, 3.2, 4.0 или 4.8 ГГц.

Схема расположения QuickPath Interconnect

Центральный процессор

Центральный процессор – устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных. Основная задача процессора – это интерпретация команд и рассылка соответствующих управляющих сигналов к другим устройствам. Процессоры в ПЭВМ выполнены в виде одной микросхемы и потому называются такжемикропроцессорами.

Основные характеристики процессора:

  • тактовая частота;

  • длина слова (разрядность);

  • архитектура.

Тактовая частотапроцессора число элементарных операций — тактов, выполняемых в течение одной секунды. В современных ПЭВМ под тактовой частотой понимается внутренняя частота. Обмен данными с внешним миром осуществляется на частоте системной шины, которая всегда меньше внутренней частоты процессора. Тактовая частота грубо характеризует скорость работы процессора.

Длина слова(разрядность процессора) – это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут передаваться или обрабатываться одновременно за один такт. Все современные микропроцессоры 32 или 64 разрядные.

Пример

Применительно к ПЭВМ понятие «разрядность» включает:

  • разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова);

  • разрядность шины данных (внешняя длина слова);

  • разрядность шины адреса.

Разрядность внутренних регистров определяет формат команд процессора и размер данных, с которыми можно оперировать в командах.

Разрядность шины данных определяет скорость передачи информации между процессором и другими устройствами.

Разрядность шины адреса определяет размер адресного пространства, т.е. максимальное число байтов, к которым можно осуществить доступ. Например, если разрядность шины адреса равна 16, то возможный размер памяти в ЭВМ равен 216=65536 или 65 Кб.

Архитектура процессора – это очень ёмкое понятие, в составе которого можно рассматривать следующие элементы:

  • система команд;

  • способ организации вычислительного процесса;

  • поддержка мультипроцессорности.

Система команд – полный список кодов операций, которые способен выполнять процессор. По составу команд различают: CISC-архитектуру и RISC-архитектуру .

Большинство ЭВМ использует CISC-архитектуру. Основная идеяRISC– так упростить команды процессора, чтобы они могли быть выполнены за один такт. Это позволяет спроектировать очень эффективный конвейер команд.

Набор команд процессора определяет его функциональное назначение, в соответствии с которым различают универсальные и специализированные процессоры.

Универсальный процессор способен реализовать любой алгоритм и используется в качестве центрального процессора. Специализированный процессор служит для решения задач определённого класса. Среди таких сопроцессоров можно выделить математические и графические процессоры.

С системой команд связано такое важное свойство, как совместимость. Два процессора называются совместимыми, если их системы команд одинаковы.

Пример

Программу ускорения клавиатуры можно записать в машинном языке:

B8 05 03 BB-00 00 CD 16-CD 20

или в переводе на автокод

B80503 mov ax,00305

BB0000 mov bx,00000

CD16 int 16

CD20 int 20

Данная программа использует систему команд процессора Intel8086 и без изменений может быть перенесена на процессорыIntel80286, 80386, 80486,PentiumI,PentiumII,PentiumIII. Поэтому все эти процессоры называются совместимыми снизу вверх. Сверху вниз эти процессоры несовместимы, так как, например,PentiumIIIимеет команды, которые не поддерживаются процессоромPentiumI.

Для повышения эффективности вычислительного процесса в современных микропроцессорах применяется конвейернаяисуперскалярнаяобработки данных.

Процессор может иметь устройства, которые позволяют использовать его в многопроцессорной конфигурации. Работа в мультипроцессорномрежиме обеспечивается как архитектурой процессора, так и возможностями операционной системы. Например,Windows95 не имеет такой поддержки, аWindowsNTServerподдерживает четыре процессора.

Пример

Архитектура микропроцессора Pentiumимеет следующие особенности:

  • суперскалярная конвейерная архитектура;

  • конвейерное вычисление с плавающей точкой;

  • поддержка мультипроцессорности;

  • повышенная разрядность внешней шины данных.

Разрядность регистров – 32 бит, шины адреса — 32 бит, шины данных — 64 бит. Производительность микропроцессора PentiumIс тактовой частотой 66 МГц оценивается в 112MIPS.

Оценка производительности различных микропроцессоров приведена в табл. 2.3.

Таблица 2.5 Сравнение микропроцессоров

Ширина шины или сколько бит «нужно»

Ширина шины памяти – важнейший параметр, который косвенно влияет на общую производительность видеокарты. Сама по себе шина – это канал, соединяющий память и графический процессор видеокарты. А от ширины шины зависит количество данных, которое может быть передано графическому процессору и обратно в память за единицу времени. Соответственно, чем больше ширина шины видеопамяти, тем лучше. Рост производительности особенно заметен в требовательных играх, которые подкреплены утяжелением в виде максимального сглаживания и анизотропной фильтрации .

Теперь, давайте рассмотрим несколько популярных классов «битности» шин памяти:

64 бита — довольно популярный класс видеокарт бюджетного сегмента рынка. Видеокарты с такой шиной позиционируются для «облагораживания» бюджетных систем (но и то, там зачастую царят интегрированные решения), а также домашних ПК с нетребовательными задачами к графической производительности системы. Особенно смешно смотрятся такие видеокарты с большим объёмом видеопамяти на борту.

128 бит – средний класс. Изредка, можно увидеть в бюджетных видеокартах, и очень часто в видеокартах middle-сегмента. Зачастую, такие видеокарты пригодны для полноценных домашних систем, с довольно широкими игровыми задачами, но часть игр всё равно будет «неподъёмной» для данного класса.

256 и 384 бит – топовый класс. Зачастую, «идёт» в сочетании с отменными частотными показателями, как памяти, так и ядра, безусловно, – это максимальная игровая производительность для всего и сразу.

Но, хотелось бы подчеркнуть, что данная классификация является очень и очень условной, потому что нельзя оценивать видеокарту по одной лишь ширине шины памяти. К тому же, сама по себе «битность», влияет на производительность лишь с жёсткой зависимостью от частоты видеопамяти. Эти два параметра рассчитывают пропускную способность памяти видеокарты (ПСП).

Поэтому, чтобы уверенно говорить относительно оптимальной величины шины, нужно рассматривать всё в комплексе, то есть, саму ПСП. Чем мы сейчас и займёмся.

Ссылки

  • Магазин компьютерной техники ITech [Электронный ресурс]: Что такое процессорная шина (FSB)? / Дата обращения: 20.11.2016. — Режим доступа: http://www.itech.am/knowledge-base/1-amd-and-intel-processors/6-processor-fsb.html
  • nastrojkabios.ru [Электронный ресурс]: Шина FSB / Дата обращения: 20.11.2016. — Режим доступа: http://www.nastrojkabios.ru/obschaya-informatsiya-o-pk/shina-fsb.html
  • Colocat [Электронный ресурс]: Системные шины / Дата обращения: 20.11.2016. — Режим доступа: https://www.colocat.ru/texts/bus.html
  • BIOSgid.ru [Электронный ресурс]: Шина FSB — Front Side Bus и её последователи / Дата обращения: 20.11.2016. — Режим доступа: http://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/sistemnaya-shina-fsb-a-tak-zhe-dmi-qpi-hypertransport.html

Шина USB

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, Web-камера, модем и др.).

Эта шина обладает пропускной способностью до  60 Мбайт/с.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...