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DIY入门必读:浅谈板卡系统带宽

来源:互联网 作者:佚名 时间:2015-01-30 10:28
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

  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。
  在理解带宽这个概念之前,我们首先来看一个公式:带宽=时钟频率x总线位数/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)表示,。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。

为了让读者对芯片组的带宽有个理性的认识,笔者特做了这张表,标明了各大主流芯片组的带宽参数,供读者参考。

 北桥部分

  回到上面的那张示意图。CPU与北桥芯片的那个连接就是常说的FSB(front side bus),它是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。

  下图为各大总线带宽的比较,其中ISA、PCL、AGP 1X、AGP 2X因为年龄实在过大,已经完全退出了历史舞台。

 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,根据带宽的计算公式,一般会采取两种办法,一是增加总线速度,比如INTEL的P4 CPU和塞扬CPU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。
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