Передняя сторона автобус ( ФСБ ) представляет собой интерфейс компьютерной связи ( автобус ) , который часто используется в Intel компьютеров на базе -chip в течение 1990 - х и 2000 - х лет. EV6 автобус выполнял ту же самую функцию для конкурирующих процессоров AMD. Оба обычно передают данные между центральным процессором (ЦП) и концентратором контроллера памяти, известным как северный мост . [1]
В зависимости от реализации на некоторых компьютерах может быть задняя шина, которая соединяет ЦП с кешем . Эта шина и подключенный к ней кэш быстрее, чем доступ к системной памяти (или ОЗУ) через внешнюю шину. Скорость передней шины часто используется как важный показатель производительности компьютера.
Первоначальная архитектура передней шины была заменена HyperTransport , Intel QuickPath Interconnect или Direct Media Interface в современных объемных процессорах.
История [ править ]
Этот термин стал использоваться корпорацией Intel примерно в то время, когда были анонсированы продукты Pentium Pro и Pentium II , в 1990-х годах.
«Лицевая сторона» относится к внешнему интерфейсу от процессора к остальной части компьютерной системы, в отличие от задней стороны, где задняя шина соединяет кэш (и, возможно, другие ЦП). [2]
Фронтальная шина (FSB) в основном используется на материнских платах, связанных с ПК (включая персональные компьютеры и серверы). Они редко используются во встроенных системах или подобных небольших компьютерах. Конструкция FSB была улучшена по производительности по сравнению с конструкциями с одной системной шиной предыдущих десятилетий, но эти фронтальные шины иногда называют «системной шиной».
Фронтальные шины обычно соединяют ЦП и остальное оборудование через набор микросхем , который Intel реализовал в виде северного и южного мостов . Другие шины, такие как Peripheral Component Interconnect (PCI), Accelerated Graphics Port (AGP) и шины памяти, подключаются к набору микросхем для передачи данных между подключенными устройствами. Эти вторичные системные шины обычно работают на скоростях, определяемых тактовой частотой передней шины, но не обязательно синхронизированы с ними.
В ответ на AMD «s Torrenza инициативу Intel открыла сокет процессора FSB на устройства сторонних производителей . [3] До этого объявления, сделанного весной 2007 года на форуме разработчиков Intel в Пекине , Intel очень тщательно следила за тем, кто имеет доступ к системной шине, разрешая только процессоры Intel в разъеме ЦП. Первый пример был в полевых условиях программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) сопроцессоры, в результате взаимодействия между Intel- Xilinx - Nallatech [4] и процессоров Intel Альтера -XtremeData (который поставляется в 2008 году). [5] [6] [7]
Скорости связанных компонентов [ править ]
CPU [ править ]
Частота , при которой процессор (ЦП) работает, определяется путем применения коэффициента умножения на передней стороне шины (FSB) скорость в некоторых случаях. Например, процессор, работающий на частоте 3200 МГц, может использовать системную шину 400 МГц. Это означает, что внутренний множитель тактовой частоты (также называемый соотношением шина / ядро) равен 8. То есть ЦП настроен на работу с частотой, в 8 раз превышающей частоту фронтальной шины: 400 МГц × 8 = 3200 МГц. Разные скорости ЦП достигаются за счет изменения частоты системной шины или множителя ЦП, это называется разгоном или понижением тактовой частоты .
Память [ править ]
Установка скорости FSB напрямую связана с классом скорости памяти, которую система должна использовать. Шина памяти соединяет северный мост и оперативную память, так же как шина передней панели соединяет центральный и северный мосты. Часто эти две шины должны работать на одной и той же частоте. Увеличение частоты фронтальной шины до 450 МГц в большинстве случаев также означает работу памяти на частоте 450 МГц.
В более новых системах можно увидеть соотношение памяти «4: 5» и тому подобное. В этой ситуации память будет работать в 5/4 раза быстрее, чем FSB, что означает, что шина 400 МГц может работать с памятью на частоте 500 МГц. Это часто называют «асинхронной» системой. Из-за различий в архитектуре ЦП и системы общая производительность системы может неожиданно меняться в зависимости от соотношения системной шины и памяти.
В приложениях для обработки изображений , аудио , видео , игр , синтеза ПЛИС и научных приложений, которые выполняют небольшой объем работы с каждым элементом большого набора данных , скорость FSB становится серьезной проблемой производительности. Низкая частота системной шины заставит ЦП тратить значительное количество времени на ожидание данных, поступающих из системной памяти . Однако, если вычисления с участием каждого элемента будут более сложными, процессор будет тратить больше времени на их выполнение; следовательно, FSB сможет идти в ногу со временем, потому что скорость доступа к памяти снижается.
Периферийные шины [ править ]
Подобно шине памяти, шины PCI и AGP также могут работать асинхронно с внешней шины. В более старых системах эти шины работают с заданной долей частоты шины передней стороны. Эта доля была установлена BIOS . В более новых системах периферийные шины PCI, AGP и PCI Express часто получают свои собственные тактовые сигналы , что устраняет их зависимость от внешней шины для синхронизации.
Разгон [ править ]
Разгон - это практика заставить компьютерные компоненты работать за пределами их стандартных уровней производительности, манипулируя частотами, на которых компонент настроен для работы, и, при необходимости, изменяя напряжение, подаваемое на компонент, чтобы он мог работать на этих более высоких частотах более стабильно. .
Многие материнские платы позволяют пользователю вручную устанавливать множитель тактовой частоты и настройки FSB, изменяя перемычки или настройки BIOS. Почти все производители процессоров теперь «фиксируют» предустановку множителя в микросхеме. Есть возможность разблокировать некоторые заблокированные процессоры; например, некоторые процессоры AMD Athlon можно разблокировать, подключив электрические контакты к точкам на поверхности процессора. Некоторые другие процессоры AMD и Intel разблокируются на заводе и маркируются конечными пользователями и розничными продавцами как процессоры «уровня энтузиастов» из-за этой функции. Для всех процессоров можно увеличить частоту FSB, чтобы повысить скорость обработки за счет уменьшения задержки между процессором и северным мостом.
Такая практика вынуждает компоненты выходить за рамки их технических характеристик и может вызвать неустойчивое поведение, перегрев или преждевременный отказ. Даже если кажется, что компьютер работает нормально, проблемы могут возникнуть при большой нагрузке. Большинство ПК, приобретенных у розничных продавцов или производителей, таких как Hewlett-Packard или Dell , не позволяют пользователю изменять множитель или настройки FSB из-за вероятности нестабильного поведения или сбоя. Материнские платы, приобретаемые отдельно для сборки индивидуальной машины, с большей вероятностью позволят пользователю редактировать множитель и настройки FSB в BIOS компьютера.
Эволюция [ править ]
Преимущество фронтальной шины в том, что она была впервые спроектирована, заключалась в высокой гибкости и низкой стоимости. Простые симметричные мультипроцессоры размещают несколько процессоров на общей системной шине, хотя производительность не может линейно масштабироваться из-за узких мест в полосе пропускания .
Передняя шина использовалась во всех моделях процессоров Intel Atom , Celeron , Pentium , Core 2 и Xeon примерно до 2008 года. Первоначально эта шина была центральной точкой соединения для всех системных устройств и ЦП.
Потенциал более быстрого процессора теряется, если он не может получать инструкции и данные так быстро, как он может их выполнить. ЦП может проводить значительное время в режиме ожидания, ожидая чтения или записи данных в основную память, поэтому высокопроизводительным процессорам требуется высокая пропускная способность и низкая задержка доступа к памяти. AMD раскритиковала фронтальную шину как устаревшую и медленную технологию, ограничивающую производительность системы. [8]
Более современные конструкции используют соединения точка-точка, такие как AMD HyperTransport и Intel DMI 2.0 или QuickPath Interconnect (QPI). Эти реализации удаляют традиционный северный мост в пользу прямого соединения ЦП с концентратором контроллера платформы , южным мостом или контроллером ввода-вывода. [9]
В традиционной архитектуре внешняя шина служила непосредственным каналом передачи данных между ЦП и всеми другими устройствами в системе, включая основную память. В системах на основе HyperTransport и QPI доступ к системной памяти осуществляется независимо с помощью контроллера памяти, встроенного в ЦП, оставляя полосу пропускания на HyperTransport или QPI-канале для других целей. Это увеличивает сложность конструкции ЦП, но обеспечивает большую пропускную способность, а также превосходное масштабирование в многопроцессорных системах.
Ставки передачи [ править ]
Пропускная способность или максимальная теоретическая пропускная способность системной шины определяется произведением ширины его пути передачи данных, его тактовая частота (циклов в секунду) , а число передач данных , которые он выполняет за один такт. Например, системная шина шириной 64 бита (8 байт ), работающая на частоте 100 МГц и выполняющая 4 передачи за цикл, имеет пропускную способность 3200 мегабайт в секунду (МБ / с):
- 8 байтов / передача × 100 МГц × 4 передачи / цикл = 3200 МБ / с
Количество передач за такт зависит от используемой технологии. Например, GTL + выполняет 1 передачу / цикл, EV6 2 передачи / цикл и AGTL + 4 передачи / цикл. Intel называет технику четырех передач за цикл Quad Pumping .
Многие производители публикуют частоту фронтальной шины в МГц, но в маркетинговых материалах часто указывается теоретическая эффективная скорость передачи сигналов (которая обычно называется мегатрансфером в секунду или MT / s). Например, если на материнской плате (или процессоре) шина установлена на 200 МГц и выполняется 4 передачи за такт, частота системной шины составляет 800 МТ / с.
Ниже приведены характеристики нескольких поколений популярных процессоров.
Процессоры Intel [ править ]
| Процессор | Частота FSB (МГц) | Трансферы / Цикл | Ширина автобуса | Скорость передачи (МБ / сек) |
|---|---|---|---|---|
| Pentium | 50 - 66 | 1 | 32-битный | 400–528 |
| Pentium Overdrive | 25–66 | 1 | 32-битный | 200–528 |
| Pentium Pro | 60/66 | 1 | 32-битный | 480–528 |
| Pentium MMX | 60/66 | 1 | 32-битный | 480–528 |
| Pentium MMX Overdrive | 50/60/66 | 1 | 32-битный | 400–528 |
| Pentium II | 66/100 | 1 | 32-битный | 528/800 |
| Pentium II Xeon | 100 | 1 | 32-битный | 800 |
| Pentium II Overdrive | 60/66 | 1 | 32-битный | 480–528 |
| Pentium III | 100/133 | 1 | 32-битный | 800/1064 |
| Pentium III Xeon | 100/133 | 1 | 32-битный | 800/1064 |
| Pentium III-M | 100/133 | 1 | 32-битный | 800/1064 |
| Pentium 4 | 100/133 | 4 | 32-битный | 3200–4256 |
| Pentium 4-M | 100 | 4 | 32-битный | 3200 |
| Pentium 4 HT | 133/200 | 4 | 32-битный | 4256/6400 |
| Pentium 4 HT Extreme Edition | 200/266 | 4 | 64-битный | 6400/8512 |
| Pentium D | 133/200 | 4 | 32/64-бит | 4256–6400 |
| Pentium Extreme Edition | 200/266 | 4 | 64-битный | 6400/8512 |
| Pentium M | 100/133 | 4 | 64-битный | 3200/4256 |
| Двухъядерный Pentium | 200/266 | 4 | 64-битный | 6400/8512 |
| Двухъядерный процессор Pentium для мобильных устройств | 133–200 | 4 | 64-битный | 6400–8512 |
| Celeron | 66–200 | 1-4 | 64-битный | 528–6400 |
| Celeron Mobile | 133–200 | 1-4 | 64-битный | 4256–6400 |
| Celeron D | 133 | 4 | 64-битный | 4256 |
| Celeron M | 66–200 | 1-4 | 64-битный | 528–6400 |
| Двухъядерный процессор Celeron | 200 | 4 | 64-битный | 6400 |
| Двухъядерный мобильный телефон Celeron | 133–200 | 4 | 64-битный | 4256–6400 |
| Itanium | 100/133 | 1 | 32-битный | 800/1064 |
| Itanium 2 | 100–166 | 4 | 32-битный | 3200–5312 |
| Xeon | 100–400 | 4 | 64-битный | 3200–12 800 |
| Ядро Соло | 133/166 | 4 | 32-битный | 4256/5312 |
| Core Duo | 133/166 | 4 | 64-битный | 4256/5312 |
| Ядро 2 Соло | 133–200 | 4 | 64-битный | 4256–6400 |
| Core 2 Duo | 200–333 | 4 | 64-битный | 6400–10656 |
| Core 2 Duo Mobile | 133 - 266 | 4 | 64-битный | 4256–8512 |
| Core 2 Quad | 266/333 | 4 | 64-битный | 8512/10656 |
| Core 2 Quad Mobile | 266 | 4 | 64-битный | 8512 |
| Core 2 Extreme | 266–400 | 4 | 64-битный | 8512–12 800 |
| Core 2 Extreme Mobile | 200/266 | 4 | 64-битный | 6400/8512 |
| Атом | 100–166 | 4 | 32/64-бит | 3200–5312 |
Процессоры AMD [ править ]
| Процессор | Частота FSB (МГц) | Трансферы / Цикл | Ширина автобуса | Скорость передачи (МБ / сек) |
|---|---|---|---|---|
| K5 | 50 - 66 | 1 | 32-битный | 400–528 |
| K6 | 66 | 1 | 32-битный | 528 |
| K6-II | 66 - 100 | 1 | 32-битный | 528–800 |
| K6-III | 66/100 | 1 | 32-битный | 528–800 |
| Athlon | 100/133 | 2 | 32-битный | 1600–2128 |
| Athlon XP | 100/133/166/200 | 2 | 32-битный | 1600–3200 |
| Athlon MP | 100/133 | 2 | 32-битный | 1600–2128 |
| Мобильный Athlon 4 | 100 | 2 | 32-битный | 1600 |
| Athlon XP-M | 100/133 | 2 | 32-битный | 1600–2128 |
| Duron | 100/133 | 2 | 32-битный | 1600–2128 |
| Семпрон | 166/200 | 2 | 32/64-бит | 2656–3200 |
Ссылки [ править ]
- ^ Скотт Мюллер (2003). Обновление и ремонт ПК (15-е изд.). Que Publishing. п. 314 . ISBN 978-0-7897-2974-3.
- ↑ Тодд Лэнгли и Роб Ковальчик (январь 2009 г.). «Введение в архитектуру Intel: основы» (PDF) . «Белая книга» . Корпорация Intel. Архивировано из оригинального (PDF) 7 июня 2011 года . Проверено 28 мая 2011 года .
- ^ Чарли Demerjian (17 апреля 2007). «Intel открывает миру свой передний автобус + собака: IDF Spring 007 Xilinx знаменует собой эффект разорвавшейся бомбы» . Спрашивающий . Проверено 28 мая 2011 года .
- ^ «Nallatech ™ запускает программу раннего доступа к первому в отрасли модулю FSB-FPGA» . Пресс-релиз Business Wire . Наллатек. 18 сентября 2007 . Проверено 14 июня 2011 года .
- ^ «XtremeData предлагает модуль системной шины Intel на базе FPGA Stratix III» . Пресс-релиз Business Wire . Журнал Chip Design. 18 сентября, 2007. Архивировано из оригинального 23 июля 2011 года . Проверено 14 июня 2011 года .
- ^ Ashlee Vance (17 апреля 2007). «Диета с высоким содержанием клетчатки дает Intel« регулярность », необходимую для победы над AMD» . Реестр . Проверено 28 мая 2011 года .
- ^ «XtremeData начинает поставки модуля Intel FSB на базе ПЛИС Altera Stratix III с частотой 1066 МГц» . Пресс-релиз Business Wire . XtremeData. 17 июня 2008 . Проверено 14 июня 2011 года .
- ↑ Аллан МакНотон (29 сентября 2003 г.). «Шина AMD HyperTransport: перенесите ваше приложение в режим повышенной производительности» . AMD. Архивировано из оригинального 25 марта 2012 года . Проверено 14 июня 2011 года .
- ^ «Введение в Intel QuickPath Interconnect» (PDF) . Корпорация Intel. 30 января 2009 . Проверено 14 июня 2011 года .
| vтеТехнические и де - факто стандарты для проводных компьютерных автобусов | |
|---|---|
| Общий |
|
| Стандарты |
|
| Место хранения |
|
| Периферийный |
|
| Аудио |
|
| Портативный |
|
| Встроенный |
|
Интерфейсы перечислены в порядке возрастания (примерно), поэтому интерфейс в конце каждого раздела должен быть самым быстрым.  Категория | |
