Přední autobus - Front-side bus

A přední autobus (FSB) je počítačové komunikační rozhraní (autobus ), který byl často používán v Intel -čipové počítače během 90. a 2000. let. The EV6 autobus sloužil stejné funkci pro konkurenční procesory AMD. Oba obvykle přenášejí data mezi centrální procesorová jednotka (CPU) a rozbočovač řadiče paměti, známý jako Severní most.[1]
V závislosti na implementaci mohou mít některé počítače také a zadní autobus který spojuje CPU s mezipaměti. Tato sběrnice a k ní připojená mezipaměť jsou rychlejší než přístup k systémové paměti (nebo RAM) přes přední sběrnici. Rychlost autobusu na přední straně se často používá jako důležité měřítko výkonu počítače.
Původní přední sběrnicová architektura byla nahrazena HyperTransport, Intel QuickPath Interconnect nebo Přímé mediální rozhraní v moderních objemových procesorech.
Dějiny
Termín vstoupil do používání společností Intel Corporation v době, kdy Pentium Pro a Pentium II produkty byly oznámeny v 90. letech.
„Přední strana“ označuje externí rozhraní od procesoru ke zbytku počítačového systému, na rozdíl od zadní strany, kde zadní autobus připojuje mezipaměť (a potenciálně další CPU).[2]
Přední sběrnice (FSB) se většinou používá v souvislosti s PC základní desky (včetně osobních počítačů a serverů). Jsou zřídka používány v vestavěné systémy nebo podobné malé počítače. FSB design byl zlepšení výkonu oproti singlu systémová sběrnice designy předchozích desetiletí, ale tyto přední autobusy jsou někdy označovány jako „systémová sběrnice“.
Přední sběrnice obvykle spojují CPU a zbytek hardwaru pomocí a chipset, kterou společnost Intel implementovala jako Severní most a a Southbridge. Jiné autobusy jako Propojení periferních komponent (PCI), Zrychlený grafický port (AGP) a paměťové sběrnice se připojují k čipové sadě, aby mezi nimi mohla proudit data. Tyto sběrnice sekundárního systému obvykle běží rychlostí odvozenou z hodin sběrnice na přední straně, ale nemusí to být nutně synchronizované k tomu.
V reakci na AMD je Torrenza Iniciativa, Intel otevřel svůj FSB CPU socket pro zařízení třetích stran.[3]Před tímto oznámením, které bylo učiněno na jaře 2007 v Fórum vývojářů Intel v Peking „Intel velmi pečlivě hlídal, kdo měl přístup k FSB, pouze umožňoval procesory Intel v patici CPU. První příklad byl pole programovatelné brány (FPGA) koprocesory, výsledek spolupráce mezi Intel-Xilinx -Nallatech[4] a Intel-Altera -XtremeData (dodáno v roce 2008).[5][6][7]
Rychlost souvisejících komponent

procesor
The frekvence při kterém procesor (CPU) pracuje, je v některých případech určen aplikací multiplikátoru hodin na rychlost sběrnice FSB (front-side bus). Například procesor běžící na 3200 MHz možná používá 400 MHz FSB. To znamená, že existuje interní multiplikátor hodin nastavení (také nazývané poměr sběrnice / jádro) 8. To znamená, že CPU je nastaveno na 8násobek frekvence přední sběrnice: 400 MHz × 8 = 3200 MHz. Různých rychlostí CPU se dosahuje změnou frekvence FSB nebo multiplikátoru CPU, což se označuje jako Přetaktování nebo Odblokování.
Paměť
Nastavení rychlosti FSB souvisí přímo s rychlostí paměti, kterou musí systém používat. Paměťová sběrnice spojuje Northbridge a RAM, stejně jako přední sběrnice CPU a Northbridge. Tyto dvě sběrnice musí často pracovat na stejné frekvenci. Zvýšení přední sběrnice na 450 MHz ve většině případů také znamená provoz paměti na 450 MHz.
V novějších systémech je možné vidět poměry paměti „4: 5“ a podobně. Paměť v této situaci poběží 5/4krát rychleji než FSB, což znamená, že sběrnice 400 MHz může běžet s pamětí na 500 MHz. Toto se často označuje jako „asynchronní“ systém. Kvůli rozdílům v architektuře CPU a systému se celkový výkon systému může neočekávaným způsobem lišit s různými poměry FSB k paměti.
v obraz, Zvuk, video, hraní, FPGA syntéza a vědecké aplikace, které provádějí malé množství práce na každém prvku velkého soubor dat „Rychlost FSB se stává hlavním problémem výkonu. Pomalé FSB způsobí, že CPU stráví značné množství času čekáním na příchod dat systémová paměť. Pokud jsou však výpočty zahrnující každý prvek složitější, procesor je stráví delším prováděním; FSB proto bude schopen držet krok, protože rychlost přístupu k paměti je snížena.
Periferní sběrnice
Podobně jako paměťová sběrnice lze sběrnice PCI a AGP spustit také asynchronně z přední sběrnice. Ve starších systémech jsou tyto autobusy provozovány na stanoveném zlomku frekvence sběrnice na přední straně. Tato část byla stanovena BIOS. V novějších systémech PCI, AGP a PCI Express periferní autobusy často dostávají své vlastní hodinové signály, což eliminuje jejich závislost na časování sběrnice na přední straně.
Přetaktování
Přetaktování je praxe zajišťující, aby počítačové komponenty pracovaly nad úroveň svých základních výkonů, manipulací s frekvencemi, na kterých je komponenta nastavena na běh, a v případě potřeby změnou napětí odeslaného do komponenty, aby mohla stabilněji pracovat na těchto vyšších frekvencích.
Mnoho základních desek umožňuje uživateli ručně nastavit multiplikátor hodin a nastavení FSB změnou propojky nebo nastavení systému BIOS. Téměř všichni výrobci CPU nyní „uzamknou“ přednastavené nastavení multiplikátoru do čipu. Je možné odemknout některé uzamčené CPU; například některé AMD Athlon procesory lze odemknout připojením elektrické kontakty přes body na povrchu CPU. Některé další procesory od AMD a Intel jsou odemčené z výroby a díky této funkci jsou koncovými uživateli a prodejci označeny jako procesory „nadšené“. U všech procesorů lze zvýšit rychlost FSB a zvýšit tak rychlost zpracování snížením latence mezi CPU a severním mostem.
Tato praxe posouvá komponenty nad rámec jejich specifikací a může způsobit nestálé chování, přehřátí nebo předčasné selhání. I když se zdá, že počítač běží normálně, mohou se při velkém zatížení objevit problémy. Většina PC zakoupené od maloobchodníků nebo výrobců, jako např Hewlett Packard nebo Dell, nedovolte uživateli měnit nastavení multiplikátoru nebo FSB kvůli pravděpodobnosti nepravidelného chování nebo selhání. Základní desky zakoupené samostatně k vytvoření vlastního stroje pravděpodobně umožní uživateli upravit nastavení multiplikátoru a FSB v systému BIOS počítače.
Vývoj
Při první konstrukci měl přední autobus výhodu vysoké flexibility a nízkých nákladů. Jednoduchý symetrické multiprocesory umístit několik CPU na sdílenou FSB, i když kvůli šířce pásma se výkon nemohl lineárně škálovat úzká místa.
Přední autobus byl používán ve všech Intel Atom, Celeron, Pentium, Jádro 2, a Xeon modely procesorů do roku 2008. Původně byla tato sběrnice centrálním spojovacím bodem pro všechna systémová zařízení a CPU.
Potenciál rychlejší CPU je promarněn, pokud nedokáže načíst instrukce a data tak rychle, jak je dokáže provést. CPU může trávit značnou dobu nečinností při čekání na čtení nebo zápis dat do hlavní paměti a vysoce výkonné procesory proto vyžadují vysokou šířku pásma a přístup k paměti s nízkou latencí. Přední autobus byl kritizován AMD jako stará a pomalá technologie, která omezuje výkon systému.[8]
Modernější designy používají připojení typu point-to-point jako AMD HyperTransport a Intel DMI 2.0 nebo QuickPath Interconnect (QPI). Tyto implementace odstraňují tradiční Severní most ve prospěch přímého spojení z CPU do Centrum řadiče platformy, Southbridge nebo I / O řadič.[9]
V tradiční architektuře sloužila přední sběrnice jako okamžité datové spojení mezi CPU a všemi ostatními zařízeními v systému, včetně hlavní paměti. V systémech založených na HyperTransportu a QPI je k systémové paměti přistupováno nezávisle pomocí a řadič paměti integrován do CPU, takže šířka pásma na odkazu HyperTransport nebo QPI zůstává pro další použití. To zvyšuje složitost konstrukce CPU, ale nabízí větší propustnost a lepší škálování v systémech s více procesory.
Přenosové rychlosti
The šířka pásma nebo maximální teoretická propustnost sběrnice na přední straně je dána součinem šířky její datové cesty, její taktovací frekvence (cykly za sekundu) a počet datových přenosů, které provádí za taktovací cyklus. Například 64-bit (8-byte ) široká FSB pracující na frekvenci 100 MHz, která provádí 4 přenosy za cyklus, má šířku pásma 3200 megabajtů za sekundu (MB / s):
- 8 bajtů / přenos × 100 MHz × 4 přenosy / cyklus = 3200 MB / s
Počet převodů na hodinový cyklus záleží na použité technologii. Například, GTL + provádí 1 přenos / cyklus, EV6 2 převody / cyklus a AGTL + 4 převody / cyklus. Intel volá techniku čtyř převodů za cyklus Quad Pumping.
Mnoho výrobců zveřejňuje frekvenci přední sběrnice v MHz, ale marketingové materiály často uvádějí teoretickou efektivní rychlost signalizace (která se běžně nazývá megatransfery za sekundu nebo MT / s). Například pokud má základní deska (nebo procesor) svou sběrnici nastavenou na 200 MHz a provádí 4 přenosy za taktovací cyklus, je FSB dimenzována na 800 MT / s.
Specifikace několika generací populárních procesorů jsou uvedeny níže.
Procesory Intel
procesor | Frekvence FSB (MHz) | Převody / cyklus | Šířka sběrnice | Rychlost přenosu (MB / s) |
---|---|---|---|---|
Pentium | 50 - 66 | 1 | 32-bit | 400 - 528 |
Pentium Overdrive | 25 - 66 | 1 | 32-bit | 200 - 528 |
Pentium Pro | 60 / 66 | 1 | 32-bit | 480 - 528 |
Pentium MMX | 60 / 66 | 1 | 32-bit | 480 - 528 |
Pentium MMX Overdrive | 50 / 60 / 66 | 1 | 32-bit | 400 - 528 |
Pentium II | 66 / 100 | 1 | 32-bit | 528 / 800 |
Pentium II Xeon | 100 | 1 | 32-bit | 800 |
Pentium II Overdrive | 60 / 66 | 1 | 32-bit | 480 - 528 |
Pentium III | 100 / 133 | 1 | 32-bit | 800 / 1064 |
Pentium III Xeon | 100 / 133 | 1 | 32-bit | 800 / 1064 |
Pentium III-M | 100 / 133 | 1 | 32-bit | 800 / 1064 |
Pentium 4 | 100 / 133 | 4 | 32-bit | 3200 - 4256 |
Pentium 4-M | 100 | 4 | 32-bit | 3200 |
Pentium 4 HT | 133 / 200 | 4 | 32-bit | 4256 / 6400 |
Pentium 4 HT Extreme Edition | 200 / 266 | 4 | 64-bit | 6400 / 8512 |
Pentium D | 133 / 200 | 4 | 32/64 bitů | 4256 - 6400 |
Pentium Extreme Edition | 200 / 266 | 4 | 64-bit | 6400 / 8512 |
Pentium M. | 100 / 133 | 4 | 64-bit | 3200 / 4256 |
Dvoujádrový procesor Pentium | 200 / 266 | 4 | 64-bit | 6400 / 8512 |
Dvoujádrový mobilní telefon Pentium | 133 - 200 | 4 | 64-bit | 6400 - 8512 |
Celeron | 66 - 200 | 1-4 | 64-bit | 528 - 6400 |
Celeron Mobile | 133 - 200 | 1-4 | 64-bit | 4256 - 6400 |
Celeron D | 133 | 4 | 64-bit | 4256 |
Celeron M | 66 - 200 | 1-4 | 64-bit | 528 - 6400 |
Celeron Dual-Core | 200 | 4 | 64-bit | 6400 |
Celeron Dual-Core Mobile | 133 - 200 | 4 | 64-bit | 4256 - 6400 |
Itanium | 100 / 133 | 1 | 32-bit | 800 / 1064 |
Itanium 2 | 100 - 166 | 4 | 32-bit | 3200 - 5312 |
Xeon | 100 - 400 | 4 | 64-bit | 3200 - 12800 |
Core Solo | 133 / 166 | 4 | 32-bit | 4256 / 5312 |
Core Duo | 133 / 166 | 4 | 64-bit | 4256 / 5312 |
Core 2 Solo | 133 - 200 | 4 | 64-bit | 4256 - 6400 |
Core 2 Duo | 200 - 333 | 4 | 64-bit | 6400 - 10656 |
Core 2 Duo Mobile | 133 - 266 | 4 | 64-bit | 4256 - 8512 |
Core 2 Quad | 266 / 333 | 4 | 64-bit | 8512 / 10656 |
Core 2 Quad Mobile | 266 | 4 | 64-bit | 8512 |
Core 2 Extreme | 266 - 400 | 4 | 64-bit | 8512 - 12800 |
Core 2 Extreme Mobile | 200 / 266 | 4 | 64-bit | 6400 / 8512 |
Atom | 100 - 166 | 4 | 32/64 bitů | 3200 - 5312 |
Procesory AMD
procesor | Frekvence FSB (MHz) | Převody / cyklus | Šířka sběrnice | Rychlost přenosu (MB / s) |
---|---|---|---|---|
K5 | 50 - 66 | 1 | 32-bit | 400 - 528 |
K6 | 66 | 1 | 32-bit | 528 |
K6-II | 66 - 100 | 1 | 32-bit | 528 - 800 |
K6-III | 66 / 100 | 1 | 32-bit | 528 - 800 |
Athlon | 100 / 133 | 2 | 32-bit | 1600 - 2128 |
Athlon XP | 100 / 133 / 166 / 200 | 2 | 32-bit | 1600 - 3200 |
Athlon MP | 100 / 133 | 2 | 32-bit | 1600 - 2128 |
Mobilní Athlon 4 | 100 | 2 | 32-bit | 1600 |
Athlon XP-M | 100 / 133 | 2 | 32-bit | 1600 - 2128 |
Durone | 100 / 133 | 2 | 32-bit | 1600 - 2128 |
Sempron | 166 / 200 | 2 | 32/64 bitů | 2656 - 3200 |
Reference
- ^ Scott Mueller (2003). Aktualizace a opravy počítačů (15. vydání). Que Publishing. str.314. ISBN 978-0-7897-2974-3.
- ^ Todd Langley a Rob Kowalczyk (leden 2009). „Úvod do architektury Intel: Základy“ (PDF). "Bílý papír". Intel Corporation. Archivovány od originál (PDF) 7. června 2011. Citováno 28. května 2011.
- ^ Charlie Demerjian (17. dubna 2007). „Intel otevírá přední autobus do světa + pes: IDF Spring 007 Xilinx ohlašuje bombu“. Tazatel. Citováno 28. května 2011.
- ^ „Nallatech ™ spouští program předčasného přístupu pro první modul FSB-FPGA v oboru“. Tisková zpráva Business Wire. Nallatech. 18. září 2007. Citováno 14. června 2011.
- ^ „XtremeData nabízí Stratix III modul Intel FSB založený na FPGA“. Tisková zpráva Business Wire. Časopis Chip Design. 18. září 2007. Archivováno od originál 23. července 2011. Citováno 14. června 2011.
- ^ Ashlee Vance (17. dubna 2007). „Dieta s vysokým obsahem vlákniny dává Intelu„ pravidelnost “potřebnou k překonání AMD“. Registrace. Citováno 28. května 2011.
- ^ „XtremeData začíná dodávat 1066 MHz modul Altera Stratix III na bázi FPGA Intel FSB“. Tisková zpráva Business Wire. XtremeData. 17. června 2008. Citováno 14. června 2011.
- ^ Allan McNaughton (29. září 2003). „AMD HyperTransport Bus: Přeneste svou aplikaci na vysoký výkon“. AMD. Archivovány od originál 25. března 2012. Citováno 14. června 2011.
- ^ „Úvod do propojení Intel QuickPath“ (PDF). Intel Corporation. 30. ledna 2009. Citováno 14. června 2011.