От чего зависит пропускная способность шины?

Пропускная способность шины

Тема: Устройства ПК.

Учебныевопросы:

1. Устройства, составляющие архитектуру ПК.

2. Внутренние устройства ПК.

3. Внешние устройства ПК.

1.

Современные ЭВМ весьма разнообразны как по своему устройству, так и по исполняемым функциям.

Если рассматривать ЭВМ по их функциональности, можно условно классифицировать их:

1. «Бытовые» ЭВМ (ПК);

2. «Учебные» ЭВМ (упрощенной архитектуры);

3. «Профессиональные» ЭВМ (рабочие станции на производстве, в офисе и др.);

4. ЭВМ-серверы (управление рабочими станциями, объединенными в сети, хранение больших массивов информации и т.д.) и др.

В зависимости от выполняемых функций и, благодаря открытой архитектуре устройство ЭВМ весьма разнообразно. В результате научно-технического развития архитектура ЭВМ постоянно усовершенствуется (эволюционирует).

Открытая архитектура современных ПК:

Архитектура ЭВМ – это наиболее общие принципы построения, реализующие программное управление взаимодействием её основных узлов. Архитектура ЭВМ – это, прежде всего блоки и устройства, а также структура связей между ними.

Блоки и устройства, составляющие архитектуру ПК, кроме того разделяют на две группы:

· внутренние устройства;

· внешние (периферийные) устройства.

2.

Внутренние устройства, вероятно, получили такое обобщающее название, так как объединены в одном корпусе, называемом системным блокомПК.

Внешний вид и размеры корпусов системных блоков разнообразны. Однако обязательным для всех корпусов элементом являются разъёмы для подключения внешних устройств и интерфейс управления.

При огромном разнообразии вариантов, составляемых из устройств, систем, помещенных в корпус системного блока, обязательно наличие минимальной их комплектации.

К «обязательным» относятся:

· Блок питания. В среднем мощность их составляет 100 – 400 Вт. Чем больше устройств в системе, тем большую мощность должен иметь блок питания. (Средняя мощность 200 – 300 Вт).

· Системная (материнская) плата. Это многофункциональное устройство является центральным для ЭВМ с открытой архитектурой. По физическому строению она представляет собой очень сложно организованную многослойную печатную плату.

С точки зрения функциональности системная плата выполняет комплекс функций по интеграции устройств и обеспечению их взаимодействия.

По мере того, как элементы конфигурации архитектуры ЭВМ стандартизируется, реализуется тенденция включения их в состав материнской платы.

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM в августе 1981 года (PC-1). С самого начала материнская плата задумывалась как компонент, обеспечивающий механическое соединение и электрическую связь между всеми прочими аппаратными средствами. Кроме этих функций, она также осуществляет подачу электроэнергии (питание) на компоненты компьютера.

Архитектура современной системной платы (обобщенная).

Современная МП содержит большое количество контроллеров (специализированных микропроцессоров) обеспечивающих взаимодействие всех устройств. Они реализованы в двух наборах микросхем, исторически получивших название «северный мост» и «южный мост» или чипсетов.

· Контроллер-концентратор памяти, или «северный мост» (англ. North Bridge) обеспечивает работу процессора, оперативной памяти и видеоподсистемы;

· Контроллер-концентратор ввода-вывода, или «Южный мост» (англ. South Bridge) обеспечивает работу с внешними устройствами.

Пропускная способность шины.

Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различаются.

Быстродействие устройства зависит от:

· тактовой частоты обработки данных (обычно измеряется в мегагерцах – МГц);

· и разрядности, т.е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт (промежуток времени между подачей электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств ПК).

Соответственно скорость передачи данных – пропускная способность соединяющих эти устройства шин также должна различаться. Пропускная способность шины равна разрядности шины (биты) умноженной на частоту шины (Гц – герцы. 1Гц = 1 такт в секунду).

Системная шина (FSB от англ. Front Side Bus) осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и микропроцессором. В современных ПК системная шина имеет разрядность 64 бита и частоту 400 МГц – 1600 МГц.

Пропускная способность может достигать 12,5 Гбайт/с.

Шина памяти осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и оперативной памятью ПК. Имеет те же показатели, что и системная шина.

Шина PCI Express (Peripherial Component Interconnect Bus Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств) осуществляет передачу данных между «Северным мостом» и видеоплатой (видеокартой). Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с.

Шина SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment – последовательная шина подключения накопителей) осуществляет передачу данных между «Южным мостом» и устройством внешней памяти (жесткие диски, CD и DVD дисководы, дискеты). Пропускная способность может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB (англ. Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) осуществляет передачу данных между «Южным мостом» и разнообразными внешними устройствами (сканерами, цифровыми камерами и др.). Пропускная способность до 60 Мбайт/с. Обеспечивает подключение к ПК одновременно до 127 периферийных устройств.

Другие важные функции системной платы – обеспечение механического соединения и электрической связи между всеми прочими аппаратными средствами, а также подачи на них питания.

Существует большое разнообразие конструктивных решений системных плат.

Одной из характеристик системной платы является форм-фактор (AT/ATX). Она определяет размеры системной платы и расположений на ней компонентов аппаратных средств.

Упрощенная схема размещения компонентов СП.

Центральным блоком ПК считается расположенный в специальном разъёме системной платы электронный блок получивший название процессорили микропроцессор.

Первоначально микропроцессор объединил на одном кристалле кремния СБИС арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ).

Выполняемые микропроцессором команды предусматривают обычно арифметические действия, логические операции, передачу управления и перемещение данных между регистрами, оперативной памятью и портами ввода-вывода. С внешними устройствами микропроцессор сообщается благодаря своим шинам адреса, данных и управления, выведенным на специальные контакты корпуса микросхемы.

Устройство управления вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по шинам инструкций во все блоки ЭВМ.

Упрощенная схема УУ

Регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды: код выполняемой операции и адреса операндов, участвующих в операции.

Постоянное запоминающее устройство микропрограмм – хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации. Дешифратор операций, считывая код операции из регистратора команд, выбирает в ПЗУ микропрограмм необходимую последовательность управляющих сигналов ­– код команды.

Узел формирования адреса – устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд.

Кодовые шины данных, адреса и инструкций – части внутренней шины микропроцессора, осуществляющие передачу сигналов между процессором и другими устройствами ПК.

В общем случае УУ формирует управляющие сигналы для выполнения следующих основных процедур:

· выборки из регистра — счетчика адреса ячейки ОЗУ, где хранится очередная команда программы;

· выборки из ячеек ОЗУ, когда очередной команды и приёма считанной команды в регистр команд;

· расшифровки кода операции и признаков выбранной команды;

· считывания из соответствующих расшифрованному коду операций ячеек ПЗУ микропрограмм управляющих сигналов (импульсов), определяющих во всех блоках ЭВМ процедуры выполнения заданной операции, и пересылки управляющих сигналов в эти блоки;

· считывания из регистра команд и регистром МПП (микропроцессорной памяти) отдельных составляющих адресов операндов;

· выборки операндов и выполнения заданной операции их обработки;

· записи результатов в памяти;

· формирование адреса следующей команды программы.

Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

Разрядность шины памяти видеокарты. 64, 128, 256, 512 bit

Шина памяти видеокарты – это канал соединяющий память и графический процессор видеокарты. От ширины шины памяти зависит, сколько данных обработает видеокарта за единицу времени. Этот параметр один из главных, который влияет на производительность видеокарты и на ее цену. Наибольшей популярностью пользуются шины памяти 128 bit.

Пропускная способность шины памяти высчитывается по формуле:

[ширина шины памяти] * [частота памяти] = [х бит пропуск] / [бит в байте (8бит)]

Если у видеокарты шина 256 бит, частота памяти 2200 Мгц, то пропускная способность равна:

  • 256 бит/8 * 2200 Мгц = 70.4 GB/s

Видеокарту с какой разрядностью шины памяти выбрать?

Ширина шины памяти напрямую влияет на пропускную способность памяти. Большее значение ширины памяти позволяет передавать большее количество данных из памяти видеокарты для обработки в графический процессор (GPU). Если рассуждать логически, то через шину шириной 128 bit данных можно передать в 2 раза больше, чем через шину в 64 бит. Однако на практике это значение немного ниже, чем в два раза.

В продаже можно встреть видеокарты с различной шириной шины: от 64 до 512 бит, хотя есть монстры и по 4096 bit, но они для узкого круга энтузиастов. Самые дешевые модели low-end класса используют 64- или 128-бит, видеокарты среднего уровня используют шину в 128-бит или 256-бит, видеокарты high-end класса используют шины от 256 до 512 бит.

Читать еще:  Разморозил двигатель что делать?

Компенсировать потери в пропускной способности памяти можно установкой более быстрых типов памяти. Впервые это доказала компания AMD/ATI представив семейство видеокарт Radeon HD 5xxx. В этой серии некоторые модели видеокарт имели шину всего в 128 бит, но с самым быстрым типом памяти GDDR5. Производительность таких видеокарт не уступает ускорителям с разрядностью шины памяти в 256 и с памятью GDDR3. За счет высокой скорости памяти GDDR5 компенсируется маленькая ширина шины памяти.

  • для бюджетных видеокарт — 64 или 128 бит;
  • для карт среднего уровня — 128 или 256 бит;
  • для High-End видеокарт — от 256 до 512 бит.

Можно ли менять видеокарту с 64 на 512 бит?

Вопрос из комментариев.

— Да, можно (даже нужно). Единственное с чем у вас могут быть проблемы — это с повышением потребления и увлечения нагрузки на блок питания при установки более мощной видеокарты.

Если посмотрите на графике, то связующим звеном между видеокартой и вашим компьютером является шина PCI Express, то есть битность шины памяти видеокарты никаким образом не влияет на совместимость с той или иной материнской платой.

Навигация по записям

91 комментарий к “Разрядность шины памяти видеокарты. 64, 128, 256, 512 bit”

Видеокарта GIGABYTE GeForce® GT 710 1 Гб GDDR5
или
Видеокарта Palit GeForce® 9800 GT 1 Гб GDDR3 OEM
какая лучше и сильно они различаются?

помогите с выбором ноутбука, нужен такой, чтобы был режим с разверткой 75гц. или подскажите как искать, так как на сайтах не пишут списки поддерживаемых режимов для разных разрешений экрана.

Производители лукавят с производительностью консолей. Железо всегда подбирается под разрешению вашего монитора/телевизора.
Помните, что поток информации, а значит и частота кадров в играх никогда не будет больше пропускной способности вашего монитора!

Для комфортного просмотра фильмов выделили по вертикали 25 кадров, но для игр кроме вертикального сканирования необходимо ещё и панорамное сканирование (горизонтальное перемещение).
А так как ширина экрана больше от вертикального размера на 1.8 для 16х9 и на 2.4 для 21х9, необходимо увеличивать частоту сканирования на это значение. 25х1.8=45, 25х2.4=60

В итоге для максимального перемещения по горизонтали необходимо сканирование с частотой не меньше 60 гц.
Конечно, можно и больше делать частоту кадров для монитора или телевизора, но это дополнительные расходы и производители неохотно идут на такие расходы.

Делаем расчёт видеокарты и процессора для игр на ПК или для игровой приставки.
Пример дан для стандартного монитора/телевизора, расчёты можно сделать и для другого формата монитора и с другой частотой кадров.
1920 х 1080 = получаем площадь 2.073600 бит, умножает на цвет 8 бит и на 60 кадров(60Гц) = получаем пропускной поток монитора 99.5328Гб/с (этот поток подходит для шины не ниже PSIe 3.0×16)

Подбираем видеокарту.
Поток монитора 99.5328Гб/с : на разрядность шины 1024 бит = получаем поток с частотой видеокарты 0.972МГц (1 ГГц).

Теперь выбираем процессор для ПК под видеокарту.
Поток монитора 99.5328Гб/с : на частоту процессора 64 бит, получаем поток с частотой 15.552ГГц, делим на 8 ядер и получаем частоту ядра 1.24416ГГц.

Итого: Для игр необходима одна видеокарта с частотой 1 ГГц и с разрядностью шины 1024бит.(PSIe 3.0×16)
Процессора на материнке при 8 ядрах, достаточно 1.25 ГГц.

Объём памяти должен быть не меньше пропускного потока монитора.

Всё это будет работать при 100% загрузке железа с частотой 60 кадров.
Для минимальной загрузки железа, или увеличения частоты кадров до 240Гц, показатель необходимо увеличить в несколько раз.

От чего зависит пропускная способность шины?

Вопрос у меня из разряда продвинутых чайников 🙂 А именно:
Вот пишут в форумах, журналах и на различных информационных сайтах о пропускной способности процессора. Пишут даже какую-то магическую цифру 6,4 Гб. А формулы, блин, по которой рассчитывают эту пропусную способность никто привести не может, ни в одном факе я её не встречал 🙁 Объясните, пожалуйста, люди добрые, каким образом можно высчитать теоритическую пропускную способность современных процев. Тока, плиз, раскройте значение каждой цифры, ok 🙂 Пропусную способность памяти я вроде понял как считать(если брать DDR400): частоту 400 делим на 8 и умножаем на ширину шины 64 = получаем 3,2 Гб, если брать двухканальную память, то фактически процессор загружен на все 100%! Я правильно мыслю?

Тут тебе не обойтись без обширного экскурса по процессорной архитектуре. Хотя бы для того, чтобы понять правильно, что на самом деле ты хочешь спросить.

текущий твой вопрос относится только к пропускной способности памяти (и шин памяти). Пропускная способность процессора — понятие несуществующее, так что сначала надо определиться, чего мы меряем;).

Halfer
процессор взаимодействует с коммутатором северного моста по Front-Side-Bus (FSB). Этот коммутатор связывает процессор с памятью, шиной ведущей к южному мосту, с PCI-E или AGP ведущей к видеокарте. Иногда срез между северным и южным мостом изменяют (фактически место подключения видеокарты то в южном — обычно в одночиповых чипсетах — то в севеном). В отличие от большинства других процессоров в процессорах К8 часть северного моста физически помещена в кристалле процессора (коммутатор, контроллеры памяти, контроллер шины к остальным мостам чипсета (остаткам северного и южному, если есть)), в процессорах Transmeta пошли еще дальше — там кроме вышеперечисленного еще и AGP в процессор засунули. В К8 и процессорах Transmeta FSB существует только внутри кристалла процессора и, естественно, работает на частоте ядра.

Так что с чем и как процессор взаимодействует завивисит о каком процессоре ты говоришь .

Можно ещё ко всему этому приплюсовать пропускную способность кэшей первого и второго уровня и получить ещё более впечатляющие цифры:).

А точно ли два? Я то думал, что контроллер один, но двухканальный.
Найди двухканальный модуль памяти 🙂
Логически он там один, два я сказал с точки зрения ПСП.
Arie1133322133
Внешняя частота процессора и частота памяти задаётся тактовым генератором и равна 200 MHz.
Нет, у памяти она 400.

.е. он обращается напрямую к оперативной памяти посредством шины Hypertransport, которая к слову сказать работает на частоте 800 MHZ (200×4)
Нет, НТ работает параллельно и независимо от шины памяти. С памятью и HT идет общение через SRQ, которая внутри проца и работает на частоте проца.

имеет ширину в 16 бит в обоих направлениях.
В каждом, т.е. 16+16.

Эту фразу, если я правильно понимаю, надо читать так:

«На сегодня у К8 наружу торчит 5 интерфейсов: два — контроллера памяти DDR400 (3.2ГБ/с каждый) и три — контроллера Hypertransport (4+4ГБ/с каждый), итого суммарная пропускная способность связей одного проца = 30.4ГБ/с.»

Велик и могуч русский язык:).

Запутался ещё больше.. может кто сможет нарисовать схему в каком — нить редакторе и уже там расписать на каких скоростях что с чем и посредством каких шин взаиможействует!

По поводу HT: 16+16 в каждом направлении.. Но если, например идёт запись в оперативку, или, наоборот, чтение.. ширина-то 16 бит всё равно используется, и скорость соответственно 1600 Mb/сек! Или нет.. . Короче без подробного фака хрен разберёшься 🙁

Запутался ещё больше.. может кто сможет нарисовать схему в каком — нить редакторе
http://amd64.ru/index.php?link=2&addr=2&page=6

Но если, например идёт запись в оперативку, или, наоборот, чтение
Через НТ как через FSB с оперативкой не работают, с оперативкой работают параллельно с HT. HT служит для связи со всеми остальными устройствами кроме памяти — чипсетом, другими процессорами, а эти устройства умеют читать и писать одновременно.

Halfer
А зачем редактор? AFAIK, в доках AMD есть вполне приличные картинки (например, по ссылке Arie ).

Lefty
Спасибо, теперь доехал.

Чисто для общего развития- как называется та шина, что связывает проц и, собственно, оперативку, SRQ?
http://amd64.ru/index.php?link=2&addr=2&page=2
Да, только это не совсем шина, это очередь запросов — System Request Queue (SRQ). Через нее идут все запросы проца к коммутатору (CrossBar), который ближайшим функциональным аналогом которого является Ethernet switch — устройство связывающее несколько потоков данных без коллизий. Уже к этому коммутатору подключены (как компы к сетевому хабу/свитчу) каналы НТ и контроллер памяти.
В случае двуядерного процессора afair у каждого ядра своя SRQ и оба подключены к одному Crossbar’у — эдакий паук о шести ногах получается (два ядра, 3 НТ и контроллер памяти).

Читать еще:  Замял порог у машины что делать?

Это как я понимаю: есть частота тактового генератора 200 MHz, которая задаёт базовую частоту для работы CPU и оперативки, так?

Есть просто опорная частота генератора 200МГц. Дальше она попадает в блок генерации синхросигналов и из нее начинают делать кучу частот:
1. Сначала ее умножают на коэффициент умножения процессора, получается частота ядра (1.8-2.8ГГц на сегодня).
2. Затем ее делят на делитель памяти (целый), делитель зависит от частоты ядра и частоты памяти. Естественно, если частота проца и частота памяти не делится нацело (например 1.8ГГц и 333МГц) то делитель берут больше — частота памяти получается заниженной, но что делать — не разгонять же память ? Гарантии что будет работать нет.
Далее, частоту синхросигнал на память делят пополам — весьма определенным образом, начинают каждый такт (импульс исходной частоты) переключать выходной сигнал из 0 в 1, на следующем импульсе – из 1 в 0 и т.д., в результате получается сигнал половинной частоты, с равным периодом нахождения в состояниях 0 и 1. В таком виде этот сигнал выводят на плату, для памяти 400МГц он получается 200МГц, для памяти 333МГц получается 166 и т.д. при все тех же 200МГц на входе, причем 200МГц у памяти и 200МГц входные – это разные сигналы по форме (длительности импульсов).

При попадании в модуль памяти вошедший синхросигнал преобразуют обратно – по каждому переходу из 1 в 0 и обратно генерируют импульс, в итоге частота удваивается (400 МГц для 200МГц синхросигнала и т.п.).
Все это делается для того, чтобы гонять по плате сигналы как можно меньшей частоты – уже внутри чипов получаются нужные частоты. Название такого принципа передачи – Double Data Rate — DDR, используется в известной тебе DDR SDRAM, в шине EV7 используемой в качестве системной у процессоров К7, в шине Нypertransport и много где еще.

В случае Р4 синхросигналы передаются так же, только их два и они сдвинуты по фазе на 90 градусов, в итоге из сигнала 200МГц получаются 4 импульса (переход 0=>1 первого сигнала в момент 0 градусов, переход 0=>1 второго синхросигнала в 90 градусов, переход 1=>0 у первого в 180 градусов, переход 1=>0 в 270, а 360 градусов = 0, круг замкнулся). Это Интел обозвал Quad Data Rate – учетверенная передача данных, причины те же – высокая передаваемая частота при относительно низкочастотном синхросигнале по плате.

3. Параллельно со всем вышесказанным входные 200МГц попадают на НТ (независимо от частоты проца, памяти и т.п.), которая заводится изначально на 200МГц (после включения или сброса), на это частота абоненты договариваются на какой максимально частоте они оба могут работать и переключаются на нее (1.6 или 2ГГц в случае обмена процессора К8 с другими устроствами, а в общем виде на любую с шагом 200МГц, причем никаких дополнительных телодвижений на это не требуется – все заложено в стандарте шины, примером тому могут служить какой то ранний чипсет под К8 (не помню уже VIA или nVidia) который общался с процом на 1.2ГГц – больше сделать не смогли, в другими чипсетами этот же процессор общался уже на 1.6…).

Компьютерная Энциклопедия

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Самое читаемое

Системные платы

Шина процессора


Общие сведения о шине процессора

Шина процессора — соединяет процессор с северным мостом или контроллером памяти MCH. Она работает на частотах 66–200 МГц и используется для передачи данных между процессором и основной системной шиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения. Схема взаимодействия шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7) показано на рисунке.

На этом рисунке четко видна трехуровневая архитектура, в которой на самом верхнем уровне иерархии находится шина процессора, далее следует шина PCI и за ней шина ISA. Большинство компонентов системы подключается к одной из этих трех шин.

В системах, созданных на основе процессоров Socket 7, внешняя кэш-память второго уровня установлена на системной плате и соединена с шиной процессора, которая работает на частоте системной платы (обычно от 66 до 100 МГц). Таким образом, при появлении процессоров Socket 7 с более высокой тактовой частотой рабочая частота кэш-памяти осталась равной сравнительно низкой частоте системной платы. Например, в наиболее быстродействующих системах Intel Socket 7 частота процессора равна 233 МГц, а частота шины процессора при множителе 3,5х достигает только 66 МГц. Следовательно, кэш-память второго уровня также работает на частоте 66 МГц. Возьмем, например, систему Socket 7, использующую процессоры AMD K6-2 550, работающие на частоте 550 МГц: при множителе 5,5х ч астота шины процессора равна 100 МГц. Следовательно, в этих системах частота кэш-памяти второго уровня достигает только 100 МГц.

Проблема медленной кэш-памяти второго уровня была решена в процессорах класса P6, таких как Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, а также AMD Athlon и Duron. В этих процессорах использовались разъемы Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket A или Socket 370. Кроме того, кэш-память второго уровня была перенесена с системной платы непосредственно в процессор и соединена с ним с помощью встроенной шины. Теперь эта шина стала называться шиной переднего плана (Front-Side Bus — FSB), однако я, согласно устоявшейся традиции, продолжаю называть ее шиной процессора.

Включение кэш-памяти второго уровня в процессор позволило значительно повысить ее скорость. В современных процессорах кэш-память расположена непосредственно в кристалле процессора, т.е. работает с частотой процессора. В более ранних версиях кэш-память второгоуровня находилась в отдельной микросхеме, интегрированной в корпус процессора, и работала с частотой, равной 1/2, 2/5 или 1/3 частоты процессора. Однако даже в этом случае скорость интегрированной кэш-памяти была значительно выше, чем скорость внешнего кэша, ограниченного частотой системной платы Socket 7.

В системах Slot 1 кэш-память второго уровня была встроена в процессор, но работала только на его половинной частоте. Повышение частоты шины процессора с 66 до 100 МГц привело к увеличению пропускной способности до 800 Мбайт/с. Следует отметить, что в большинство систем была включена поддержка AGP. Частота стандартного интерфейса AGP равна 66 МГц (т.е. вдвое больше скорости PCI), но большинство систем поддерживают порт AGP 2x, быстродействие которого вдвое выше стандартного AGP, что приводит к увеличению пропускной способности до 533 Мбайт/с. Кроме того, в этих системах обычно использовались модули памяти PC100 SDRAM DIMM, скорость передачи данных которых равна 800 Мбайт/с.

В системах Pentium III и Celeron разъем Slot 1 уступил место гнезду Socket 370. Это было связано главным образом с тем, что более современные процессоры включают в себя встроенную кэш-память второго уровня (работающую на полной частоте ядра), а значит, исчезла потребность в дорогом корпусе, содержащем несколько микросхем. Скорость шины процессора увеличилась до 133 МГц, что повлекло за собой повышение пропускной способности до 1066 Мбайт/с. В современных системах используется уже AGP 4x со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с.

Шина процессора на основе hub-архитектуры

Обратите внимание на hub-архитектуру Intel, используемую вместо традиционной архитектуры “северный/южный мост”. В этой конструкции основное соединение между компонентами набора микросхем перенесено в выделенный hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с (вдвое больше, чем у шины PCI), что позволило устройствам PCI использовать полную, без учета южного моста, пропускную способность шины PCI. Кроме того, микросхема Flash ROM BIOS, называемая теперь Firmware Hub, соединяется с системой через шину LPC. Как уже отмечалось, в архитектуре “северный/южный мост” для этого использовалась микросхема Super I/O. В большинстве систем для соединения микросхемы Super I/O вместо шины ISA теперь используется шина LPC. При этом hub-архитектура позволяет отказаться от использования Super I/O. Порты, поддерживаемые микросхемой Super I/O, называются традиционными (legacy), поэтому конструкция без Super I/O получила название нетрадиционной (legacy-free) системы. В такой системе устройства, использующие стандартные порты, должны быть подсоединены к компьютеру с помощью шины USB. В этих системах обычно используются два контроллера и до четырех общих портов (дополнительные порты могут быть подключены к узлам USB).

В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция Socket A, в которой используются более быстрые по сравнению с Socket 370 процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция “северный/южный мост”. Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота которой достигает 333 МГц (пропускная способность — 2664 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживают такую же пропускную способность (т.е. 2664 Мбайт/с). Также следует заметить, что большинство южных мостов включает в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge (суперъюжный мост).

Читать еще:  Вариатор или ДСГ что лучше?

Система Pentium 4 (Socket 423 или Socket 478), созданная на основе hub-архитектуры, показана на рисунке ниже. Особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400/533/800 МГц и пропускной способностью соответственно 3200/4266/6400 Мбайт/с. Сегодня это самая быстродействующая шина. Также обратите внимание на двухканальные модули PC3200 (DDR400), пропускная способность которых (3200 Мбайт/с) соответствует пропускной способности шины процессора, что позволяет максимально повысить производительность системы. В более производительных системах, включающих в себя шину с пропускной способностью 6400 Мбайт/с, используются двухканальные модули DDR400 с тактовой частотой 400 МГц, благодаря чему общая пропускная способность шины памяти достигает 6400 Мбайт/с. Процессоры с частотой шины 533 МГц могут использовать парные модули памяти (PC2100/DDR266 или PC2700/DDR333) в двухканальном режиме для достижения пропускной способности шины памяти 4266 Мбайт/с. Соответствие пропускной способности шины памяти рабочим параметрам шины процессора является условием оптимальной работы.

Процессор Athlon 64, независимо от типа гнезда (Socket 754, Socket 939 или Socket 940), использует высокоскоростную архитектуру HyperTransport для взаимодействия с северным мостом или микросхемой AGP Graphics Tunnel. Первые наборы микросхем для процессоров Athlon 64 использовали версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/800 МГц, однако последующие модели, предназначенные для поддержки процессоров Athlon 64 и Athlon 64 FX в исполнении Socket 939, используют более быструю версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/1 ГГц.

Наиболее заметным отличием архитектуры Athlon 64 от всех остальных архитектур ПК является размещение контроллера памяти не в микросхеме северного моста (или микросхеме MCH/GMCH), а в самом процессоре. Процессоры Athlon 64/FX/Opteron оснащены встроенным контроллером памяти. Благодаря этому исключаются многие “узкие места”, связанные с внешним контроллером памяти, что положительно сказывается на общем быстродействии системы. Главный недостаток этого подхода состоит в том, что для добавления поддержки новых технологий, например памяти DDR2, придется изменять архитектуру процессора.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально возможной скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Большинство процессоров Pentium имеют 64-разрядную шину данных, поэтому за один цикл по шине процессора передается 64 бит данных (8 байт).

Тактовая частота , используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Например, процессор AMD Athlon 64 3800+ работает с внутренней тактовой частотой 2,4 ГГц, однако внешняя частота составляет всего 400 МГц, в то время как процессор Pentium 4 с внутренней частотой 3,4 ГГц имеет внешнюю частоту, равную 800 МГц. В новых системах реальная частота процессора зависит от множителя шины процессора (2x, 2,5x, 3x и выше). Шина FSB, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.

Пропускная способность шины процессора

Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 бит, или 8 байт, для Celeron/Pentium III/4 или Athlon/Duron/ Athlon XP/Athlon 64) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).

Например, при использовании процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3,6 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 800 МГц, максимальная мгновенная скорость передачи данных будет достигать примерно 6400 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:
800 МГц × 8 байт (64 бит) = 6400 Мбайт/с.

Для более медленной системы Pentium 4:
533,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 4266 Мбайт/с;
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с.

Для системы Athlon XP (Socket A) получится следующее:
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с;
333 МГц × 8 байт (64 бит) = 2667 Мбайт/с;
266,66 МГц × 8 байт (64 бит) = 2133 Мбайт/с.

Для системы Pentium III (Socket 370):
133,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 1066 Мбайт/с;
100 МГц × 8 байт (64 бит) = 800 Мбайт/с.

Максимальную скорость передачи данных называют также пропускной способностью шины (bandwidth) процессора.

Системная шина — важнейший элемент компьютера

Знать строение компьютера обычному пользователю совершенно не обязательно. Но если вы хотите считать себя продвинутым пользователем, который без труда справляется с любой поставленной компьютерной задачей, да к тому же собирается в ближайшем будущем самостоятельно собрать свой первый системный блок, то подобные знания просто необходимы.

  1. Процессора.
  2. Видеоплаты.
  3. Оперативного запоминающего устройства.

Но даже все эти компоненты в совокупности не смогут функционировать. Для этого необходимо организовать между ними связь, посредством которой осуществлялись бы логические и вычислительные операции. Подобные системы связи организуют системные шины компьютера. Поэтому можно сказать, что это еще один незаменимый компонент системного блока.

Системная шина

Системная шина – это совокупность путей передачи данных, которые обеспечивают взаимосвязанную работу между остальными элементами компьютера: процессором, видеоадаптером, жесткими дисками и другими компонентами. Данное устройство состоит из нескольких уровней:

  • механического;
  • электрического или физического;
  • логического и уровня управления.

Первостепенное деление системных шин

  1. Внутренними, которые обеспечивают взаимосвязь внутренних компонентов системного блока, таких как процессор, ОЗУ, материнская плата. Такая системная шина называется еще локальной, так как служит для связи местных устройств.
  2. Внешними, которые служат для подключения наружных устройств (адаптеров, флеш-накопителей) к материнской плате.

В самом общем случае системной шиной можно назвать любое устройство, которое служит для объединения в одну систему нескольких устройств. Даже сетевые подключения, например, сеть Интернет, в некотором роде является системной шиной.

Самая важная система связи

Вся деятельность, которую мы осуществляем посредством компьютера – создание разнообразных документов, воспроизведение музыки, запуск компьютерных игр — была бы невозможна без процессора. В свою очередь, микропроцессор не смог бы выполнять свою работу, если бы не имел каналов связи с другими важными элементами, такими как ОЗУ, ПЗУ, таймеры и разъема ввода-вывода информации. Именно для обеспечения этой функции в компьютере имеется системная шина процессора.

Быстродействие компьютера

Для функционирования микропроцессора в состав системы каналов связи входит сразу несколько шин. Это шины:

Количество представленных типов системных каналов связи процессора может быть от одного и более. Причем считается, что чем больше шин установлено, тем больше общая производительность компьютера.

Важным показателем, который также затрагивает производительность ПК, является пропускная способность системной шины. Она определяет скорость передачи информации между локальными системами электронно-вычислительной машины. Рассчитать ее довольно просто. Необходимо лишь найти произведение между тактовой частотой и количеством информации, то есть байт, которая передается за один такт. Так, для давно устаревшей шины ISA пропускная способность составит 16 Мбайт/с, для современной шины PCI Express это значение будет находиться на отметке в 533 Мбайт/с.

Виды компьютерных шин

Несмотря на то что она была изобретена более полувека назад, данная системная шина активно применялась и в настоящее время, уверенно конкурируя с более современными представителями. Это смогло осуществиться благодаря выпуску большого количества расширений, которые увеличивали ее функционал. Лишь в последние годы процессоры стали выпускаться без использования ISA.

Современные системные шины

Шина VESA стала новым словом в области компьютерной техники. Разработанная специально для непосредственного подключения внешних устройств к самому процессору, она и по сей день обладает высокими показателями скорости передачи информации и обеспечивает высокую производительность процессора.

Вот и вся краткая справочная информация, которая должна пролить свет на один из важнейших компонентов современных компьютеров. Следует сказать, что здесь представлена лишь малейшая частичка информации о компьютерных шинах. Полным их изучением занимаются в специальных заведениях на протяжении нескольких лет. Подобная детальная информация необходима непосредственно для разработки новых моделей микропроцессоров или для модернизации уже существующих. Шина PCI является ближайшим конкурентом предыдущего представителя каналов передачи данных. Эта системная шина была разработана компанией Intel специально для производства процессоров собственной торговой марки. Данное устройство способно обеспечить еще большую скорость передачи данных и при этом не нуждается в дополнительных элементах, как в предыдущем примере.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector