DIY入門必讀：淺談板卡系統帶寬

2020-07-19 19:08:38

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供稿：網友

　　在DIY的過程中，我們經常會聽到一些老鳥在談論帶寬這個詞，并且還隱約的感覺這個帶寬是比較重要的，比如高帶寬顯示器的價格就明顯比一般地顯示器要貴出不少。其實在一個計算機系統中，不僅顯示器、內存有帶寬的概念，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于系統帶寬的一些概念。
　　在理解帶寬這個概念之前，我們首先來看一個公式：帶寬=時鐘頻率x總線位數/8，從公式中我們可以看到，帶寬和時鐘頻率、總線位數是有著非常密切的關系的。時鐘頻率很好理解，經過INTEL多年來對大家的熏陶，對于頻率的概念大家早已是比較熟悉了，而總線位數就是數據總線的寬度，用bit（位）表示，。這在顯存上，聽得比較多，比如那些64bit的顯卡，就因為帶寬比128bit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？簡單的說，帶寬就是傳輸速率，是指每秒鐘傳輸的最大字節數（MB/S），即每秒處理多少兆字節，高帶寬則意味著系統的高處理能力。為了更形象地理解帶寬、位寬、時鐘頻率的關系，我們舉個比較形象的例子，工人加工零件，如果一個人干，在大家單個加工速度相同的情況下，肯定不如兩個人干的多，帶寬就象是加工零件的總數量，位寬仿佛工人數量，時鐘工作頻率相當于加工單個零件的速度，位寬越寬，時鐘頻率越高則總線帶寬越大,其好處也是顯而易見的。
　　系統帶寬表現在板卡上可以用下面這個圖表示。主板上通常會有兩塊比較大的芯片，一般將靠近CPU的那塊稱為北橋，遠離CPU的稱為南橋。北橋的作用是在CPU與內存、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存與顯卡效能的大小。南橋是負責計算機的I/O設備、PCL設備和硬盤，對帶寬的要求，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。隨著計算機越來越向多媒體方向發展，南橋的功能也日益強大，對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發展到空前的2GB/S，一舉解決了南北橋間的帶寬瓶頸。

為了讓讀者對芯片組的帶寬有個理性的認識，筆者特做了這張表，標明了各大主流芯片組的帶寬參數，供讀者參考。

　北橋部分

　　回到上面的那張示意圖。CPU與北橋芯片的那個連接就是常說的FSB（front side bus），它是CPU和北橋間的數據通道，它的頻率高低直接影響到CPU訪問內存的速度。比如800MHz總線頻率的P4 2.8C，依照前面的帶寬計算公式，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與K7處理器并沒有太大幫助的原因，因為一條單通道的DDR400已經可以滿足CPU訪問內存的需求，同樣，對于800FSB的P4 CPU來說，只有雙通道DDR 400才能滿足它對帶寬的大胃口。

　　再來說說顯卡，玩游戲的朋友都曉得，當玩一些大制作游戲的時候，畫面有時候會卡的比較厲害。其實這就是顯卡帶寬不足的問題，再具體點說，這是顯存帶寬不足。眾所周知，目前當道的AGP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，在目前的環境下，這樣的帶寬就顯得很微不足道了，因為連最普通的ATI R9000的顯存帶寬都要達到400MHZ X 128Bit/8=6.4GB/s,其余的高端顯卡更是不用說了。正因為如此，INTEL在最新的9X5芯片組中，采用了PCL-Express總線來替代老態龍鐘的AGP總線，與傳統PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構相比，PCI Express最大的特點是在設備間采用點對點串行連接,如此一來即允許每個設備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，同時利用串行的連接特點將能輕松將數據傳輸速度提到一個很高的頻率。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因為年齡實在過大，已經完全退出了歷史舞臺。

　南橋部分

　　前面已經說過，相比較對帶寬要求比較高的北橋來說，負責計算機I/O設備及硬盤的南橋，對于帶寬的要求并不是很高，這很大程度是是因為受所控制設備的性能制約，比如，目前PC上常用的7200轉硬盤，即使是號稱外部傳輸速率達150MB/S的SATA硬盤，其內部的傳輸速率不過才是70MB/S，再比如南橋所控制的PCL設備，PCL的頻率不過是33MHZ，自然帶寬不會高到哪去，所以，在目前看來，南橋還沒有遇上所謂的帶寬瓶頸。

　　為了在實際使用計算機的過程中得到更多總線帶寬，根據帶寬的計算公式，一般會采取兩種辦法，一是增加總線速度，比如INTEL的P4 CPU和塞揚CPU就是最好的例子，一個是400總線，一個是533/800總線，在實際應用的效能就有了很大的區別（當然，二級緩存也是一個重要的因素）。另外一個常用的方法是增加總線的寬度，如果當它的時鐘速度一樣時，總線的寬度增加一倍，那么盡管時鐘下降沿同未改變之前是相同而此時每次下降沿所傳輸的數據量卻是以前的兩倍，這一點在相同核心，但是顯存位寬卻不一樣的顯卡上表現特別明顯。

　　通過對系統帶寬的認識，相信讓很多朋友對自己的計算機有了全新的認識，也大致了解了帶寬瓶頸的存在。但在這里，筆者要說的是，一臺沒有瓶頸的計算機，在目前看來是不存在的，因為一個硬盤就足以拖下你的后腿，在不改變現有計算機結構的同時，系統的帶寬瓶頸是不會就此消失的，我們所要做的就是通過加深對硬件的了解，能夠正確且理性的對待計算機的帶寬瓶頸，充分合理的運用好現有的計算機資源。

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