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DIY入門必讀:淺談板卡系統(tǒng)帶寬

2019-10-28 20:06:12
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供稿:網(wǎng)友

  在DIY的過程中,我們經(jīng)常會(huì)聽到一些老鳥在談?wù)搸掃@個(gè)詞,并且還隱約的感覺這個(gè)帶寬是比較重要的,比如高帶寬顯示器的價(jià)格就明顯比一般地顯示器要貴出不少。其實(shí)在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,不僅顯示器、內(nèi)存有帶寬的概念,在一塊板卡上,帶寬的概念就更多了,完全可以說是帶寬無處不在。下面,我們就來說一說板卡上關(guān)于系統(tǒng)帶寬的一些概念。
  在理解帶寬這個(gè)概念之前,我們首先來看一個(gè)公式:帶寬=時(shí)鐘頻率x總線位數(shù)/8,從公式中我們可以看到,帶寬和時(shí)鐘頻率、總線位數(shù)是有著非常密切的關(guān)系的。時(shí)鐘頻率很好理解,經(jīng)過INTEL多年來對(duì)大家的熏陶,對(duì)于頻率的概念大家早已是比較熟悉了,而總線位數(shù)就是數(shù)據(jù)總線的寬度,用bit(位)表示,。這在顯存上,聽得比較多,比如那些64bit的顯卡,就因?yàn)閹挶?28bit的卡要少一倍,效能低下,這也就是它們常被人戲稱為閹卡的原因。
  那到底什么是帶寬呢?帶寬的意義又是什么?簡(jiǎn)單的說,帶寬就是傳輸速率,是指每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)(MB/S),即每秒處理多少兆字節(jié),高帶寬則意味著系統(tǒng)的高處理能力。為了更形象地理解帶寬、位寬、時(shí)鐘頻率的關(guān)系,我們舉個(gè)比較形象的例子,工人加工零件,如果一個(gè)人干,在大家單個(gè)加工速度相同的情況下,肯定不如兩個(gè)人干的多,帶寬就象是加工零件的總數(shù)量,位寬仿佛工人數(shù)量,時(shí)鐘工作頻率相當(dāng)于加工單個(gè)零件的速度,位寬越寬,時(shí)鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。
  系統(tǒng)帶寬表現(xiàn)在板卡上可以用下面這個(gè)圖表示。主板上通常會(huì)有兩塊比較大的芯片,一般將靠近CPU的那塊稱為北橋,遠(yuǎn)離CPU的稱為南橋。北橋的作用是在CPU與內(nèi)存、顯卡之間建立通信接口,它們與北橋連接的帶寬大小很大程度上決定著內(nèi)存與顯卡效能的大小。南橋是負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的I/O設(shè)備、PCL設(shè)備和硬盤,對(duì)帶寬的要求,相比較北橋而言,是要小一些的。而南北橋之間的連接帶寬一般就稱為南北橋帶寬。隨著計(jì)算機(jī)越來越向多媒體方向發(fā)展,南橋的功能也日益強(qiáng)大,對(duì)于南北橋間的連接總線帶寬也是提出了新的要求,在INTEL的9X5系列主板上,南北橋的帶寬將從以前一直為人所詬病的266MB/S發(fā)展到空前的2GB/S,一舉解決了南北橋間的帶寬瓶頸。
板卡系統(tǒng),帶寬
為了讓讀者對(duì)芯片組的帶寬有個(gè)理性的認(rèn)識(shí),筆者特做了這張表,標(biāo)明了各大主流芯片組的帶寬參數(shù),供讀者參考。
板卡系統(tǒng),帶寬
 北橋部分

  回到上面的那張示意圖。CPU與北橋芯片的那個(gè)連接就是常說的FSB(front side bus),它是CPU和北橋間的數(shù)據(jù)通道,它的頻率高低直接影響到CPU訪問內(nèi)存的速度。比如800MHz總線頻率的P4 2.8C,依照前面的帶寬計(jì)算公式,它的帶寬就是800MHz X 64Bit/8=6.4GB/S,而AMD的K7處理器的前端總線為400,以此類推,它的帶寬就是3.2GB/S,這也就是為什么雙通道對(duì)與K7處理器并沒有太大幫助的原因,因?yàn)橐粭l單通道的DDR400已經(jīng)可以滿足CPU訪問內(nèi)存的需求,同樣,對(duì)于800FSB的P4 CPU來說,只有雙通道DDR 400才能滿足它對(duì)帶寬的大胃口。

  再來說說顯卡,玩游戲的朋友都曉得,當(dāng)玩一些大制作游戲的時(shí)候,畫面有時(shí)候會(huì)卡的比較厲害。其實(shí)這就是顯卡帶寬不足的問題,再具體點(diǎn)說,這是顯存帶寬不足。眾所周知,目前當(dāng)?shù)赖腁GP接口是AGP 8X,而AGP總線的頻率是PCL總線的兩倍,也就是66MHz,很容易就可以換算出它的帶寬是2.1GB/S,在目前的環(huán)境下,這樣的帶寬就顯得很微不足道了,因?yàn)檫B最普通的ATI R9000的顯存帶寬都要達(dá)到400MHZ X 128Bit/8=6.4GB/s,其余的高端顯卡更是不用說了。正因?yàn)槿绱耍琁NTEL在最新的9X5芯片組中,采用了PCL-Express總線來替代老態(tài)龍鐘的AGP總線,與傳統(tǒng)PCI以及更早期的計(jì)算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)相比,PCI Express最大的特點(diǎn)是在設(shè)備間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接,如此一來即允許每個(gè)設(shè)備都有自己的專用連接,不需要向整個(gè)總線請(qǐng)求帶寬,同時(shí)利用串行的連接特點(diǎn)將能輕松將數(shù)據(jù)傳輸速度提到一個(gè)很高的頻率。在傳輸速度上,由于PCI Express支持雙向傳輸模式,因此連接的每個(gè)裝置都可以使用最大帶寬。AGP所遇到的帶寬瓶頸也迎刃而解。

  下圖為各大總線帶寬的比較,其中ISA、PCL、AGP 1X、AGP 2X因?yàn)槟挲g實(shí)在過大,已經(jīng)完全退出了歷史舞臺(tái)。
板卡系統(tǒng),帶寬
 南橋部分

  前面已經(jīng)說過,相比較對(duì)帶寬要求比較高的北橋來說,負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)I/O設(shè)備及硬盤的南橋,對(duì)于帶寬的要求并不是很高,這很大程度是是因?yàn)槭芩刂圃O(shè)備的性能制約,比如,目前PC上常用的7200轉(zhuǎn)硬盤,即使是號(hào)稱外部傳輸速率達(dá)150MB/S的SATA硬盤,其內(nèi)部的傳輸速率不過才是70MB/S,再比如南橋所控制的PCL設(shè)備,PCL的頻率不過是33MHZ,自然帶寬不會(huì)高到哪去,所以,在目前看來,南橋還沒有遇上所謂的帶寬瓶頸。

  為了在實(shí)際使用計(jì)算機(jī)的過程中得到更多總線帶寬,根據(jù)帶寬的計(jì)算公式,一般會(huì)采取兩種辦法,一是增加總線速度,比如INTEL的P4 CPU和塞揚(yáng)CPU就是最好的例子,一個(gè)是400總線,一個(gè)是533/800總線,在實(shí)際應(yīng)用的效能就有了很大的區(qū)別(當(dāng)然,二級(jí)緩存也是一個(gè)重要的因素)。另外一個(gè)常用的方法是增加總線的寬度,如果當(dāng)它的時(shí)鐘速度一樣時(shí),總線的寬度增加一倍,那么盡管時(shí)鐘下降沿同未改變之前是相同而此時(shí)每次下降沿所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量卻是以前的兩倍,這一點(diǎn)在相同核心,但是顯存位寬卻不一樣的顯卡上表現(xiàn)特別明顯。

  通過對(duì)系統(tǒng)帶寬的認(rèn)識(shí),相信讓很多朋友對(duì)自己的計(jì)算機(jī)有了全新的認(rèn)識(shí),也大致了解了帶寬瓶頸的存在。但在這里,筆者要說的是,一臺(tái)沒有瓶頸的計(jì)算機(jī),在目前看來是不存在的,因?yàn)橐粋€(gè)硬盤就足以拖下你的后腿,在不改變現(xiàn)有計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí),系統(tǒng)的帶寬瓶頸是不會(huì)就此消失的,我們所要做的就是通過加深對(duì)硬件的了解,能夠正確且理性的對(duì)待計(jì)算機(jī)的帶寬瓶頸,充分合理的運(yùn)用好現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源。

注:相關(guān)教程知識(shí)閱讀請(qǐng)移步到顯卡頻道。
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