系统带宽-南桥北桥

系统带宽-南桥北桥 浅谈板卡系统中的带宽 在DIY的过程中，我们经常会听到一些老鸟在谈论带宽这个词，并且还隐约的感觉这个带宽是比较重要的，比如高带宽显示器的价格就明显比一般地显示器要贵出不少。其实在一个计算机系统中，不仅显示器、内存有带宽的概念，在一块板卡上，带宽的概念就更多了，完全可以说是带宽无处不在。下面，我们就来说一说板卡上关于系统带宽的一些概念。 时钟频率x总线在理解带宽这个概念之前，我们首先来看一个公式:带宽= /8，从公式中我们可以看到，带宽和时钟频率、总线位数是有着非常密切位数 的关系的。时钟频率很好理解，经过INTEL多年来对大家的熏陶，对于频率的概念大家早已是比较熟悉了，而总线位数就是数据总线的宽度，用bit(位)示，。这在显存上，听得比较多，比如那些64bit的显卡，就因为带宽比128bit的卡要少一倍，效能低下，这也就是它们常被人戏称为阉卡的原因。 那到底什么是带宽呢,带宽的意义又是什么,简单的说，带宽就是传输速率，是指每秒钟传输的最大字节数(MB/S)，即每秒处理多少兆字节，高带宽则意味着系统的高处理能力。为了更形象地理解带宽、位宽、时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，工人加工零件，如果一个人干，在大家单个加工速度相同的情况下，肯定不如两个人干的多，带宽就象是加工零件的总数量，位宽仿佛工人数量，时钟工作频率相当于加工单个零件的速度，位宽越宽，时钟频率越高则总线带宽越大,其好处也是显而易见的。 系统带宽表现在板卡上可以用下面这个图表示。主板上通常会有两块比较大的芯片，一般将靠近CPU的那块称为北桥，远离CPU的称为南桥。北桥的作用是在CPU与内存、显卡之间建立通信接口，它们与北桥连接的带宽大小很大程度上决定着内存与显卡效能的大小。南桥是负责计算机的I/O设备、PCL设备和 硬盘，对带宽的要求，相比较北桥而言，是要小一些的。而南北桥之间的连接带宽一般就称为南北桥带宽。随着计算机越来越向多媒体方向发展，南桥的功能也日益强大，对于南北桥间的连接总线带宽也是提出了新的要求，在INTEL的9X5系列主板上，南北桥的带宽将从以前一直为人所诟病的266MB/S发展到空前的2GB/S，一举解决了南北桥间的带宽瓶颈。 北桥部分 front side bus)，它是 CPU与北桥芯片的那个连接就是常说的FSB( CPU和北桥间的数据通道，它的频率高低直接影响到CPU访问内存的速度。比如800MHz总线频率的P4 2.8C，依照前面的带宽计算公式，它的带宽就是800MHz X 64Bit/8=6.4GB/S,而AMD的K7处理器的前端总线为400，以此类推，它的带宽就是3.2GB/S，这也就是为什么双通道对与K7处理器并没有太大帮助的原因，因为一条单通道的DDR400已经可以满足CPU访问内存的需求，同样，对于800FSB的P4 CPU来说，只有双通道DDR 400才能满足它对带宽的大胃口。 再来说说显卡，玩游戏的朋友都晓得，当玩一些大制作游戏的时候，画面有时候会卡的比较厉害。其实这就是显卡带宽不足的问题，再具体点说，这是显存带宽不足。众所周知，目前当道的AGP接口是AGP 8X，而AGP总线的频率是PCL总线的两倍，也就是66MHz,很容易就可以换算出它的带宽是2.1GB/S，在目前的环境下，这样的带宽就显得很微不足道了，因为连最普通的ATI R9000的显存带宽都要达到400MHZ X 128Bit/8=6.4GB/s,其余的高端显卡更是不用说了。正因为如此，INTEL在最新的9X5芯片组中，采用了PCL-Express总线来替代老态龙钟的AGP总线，与传统PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构相比，PCI Express最大的特点是在设备间采用点对点串行连接,如此一来即允许每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，同时利用串行 的连接特点将能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率。在传输速度上，由于PCI Express支持双向传输模式，因此连接的每个装置都可以使用最大带宽。AGP所遇到的带宽瓶颈也迎刃而解。 南桥部分 前面已经说过，相比较对带宽要求比较高的北桥来说，负责计算机I/O设备及硬盘的南桥，对于带宽的要求并不是很高，这很大程度是是因为受所控制设备的性能制约，比如，目前PC上常用的7200转硬盘，即使是号称外部传输速率达150MB/S的SATA硬盘，其内部的传输速率不过才是70MB/S，再比如南桥所控制的PCL设备，PCL的频率不过是33MHZ，自然带宽不会高到哪去，所以，在目前看来，南桥还没有遇上所谓的带宽瓶颈。 为了在实际使用计算机的过程中得到更多总线带宽，根据带宽的计算公 CPU和塞扬CPU式，一般会采取两种办法，一是增加总线速度，比如INTEL的P4就是最好的例子，一个是400总线，一个是533/800总线，在实际应用的效能就有了很大的区别(当然，二级缓存也是一个重要的因素)。另外一个常用的方法是增加总线的宽度，如果当它的时钟速度一样时，总线的宽度增加一倍，那么尽管时钟下降沿同未改变之前是相同而此时每次下降沿所传输的数据量却是以前的两倍，这一点在相同核心，但是显存位宽却不一样的显卡上表现特别明显。 通过对系统带宽的认识，相信让很多朋友对自己的计算机有了全新的认识，也大致了解了带宽瓶颈的存在。但在这里，笔者要说的是，一台没有瓶颈的计算机，在目前看来是不存在的，因为一个硬盘就足以拖下你的后腿，在不改变现有计算机结构的同时，系统的带宽瓶颈是不会就此消失的，我们所要做 的就是通过加深对硬件的了解，能够正确且理性的对待计算机的带宽瓶颈，充分合理的运用好现有的计算机资源。 主板上说明书上写的支持800MHZ系统总线是什么意思, 前端总线:FSB。 总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。选购主板和CPU时，要注意两者搭配问题，一般来说，如果CPU不超频，那么前端总线是由CPU决定的，如果主板不支持CPU所需要的前端总线，系统就无法工作。也就是说，需要主板和CPU都支持某个前端总线，系统才能工作，只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的，因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以。 北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽,(总线频率×数据位宽)?8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能 力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。 外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里(主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时)，前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了QDRQuad Date Rate)技术，或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原( 理类似于AGP的2X或者4X，它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高，从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。此外，在前端总线中比较特殊的是AMD64的HyperTransport。