Meloci.ru

Как найти частоту системной шины

Системная шина — что это?

Здравствуйте, уважаемые читатели блога Pc-information-guide.ru. Очень часто на просторах интернета можно встретить много всякой компьютерной терминологии, в частности – такое понятие, как “Системная шина”. Но мало кто знает, что именно означает этот компьютерный термин. Думаю, сегодняшняя статья поможет внести ясность.

Системная шина (магистраль) включает в себя шину данных, адреса и управления. По каждой их них передается своя информация: по шине данных – данные, адреса – соответственно, адрес (устройств и ячеек памяти), управления – управляющие сигналы для устройств. Но мы сейчас не будем углубляться в дебри теории организации архитектуры компьютера, оставим это студентам ВУЗов. Физически магистраль представлена в виде многочисленных дорожек (контактов) на материнской плате.

Я не случайно на фотографии к этой статье указал на надпись “FSB”. Дело в том, что за соединение процессора с чипсетом отвечает как раз шина FSB, которая расшифровывается как “Front-side bus” – то есть “передняя” или “системная”. И , на который обычно ориентируются при разгоне процессора, например.

Существует несколько разновидностей шины FSB, например, на материнских платах с процессорами Intel шина FSB обычно имеет разновидность QPB, в которой данные передаются 4 раза за один такт. Если речь идет о процессорах AMD, то там данные передаются 2 раза за такт, а разновидность шины имеет название EV6. А в последних моделях CPU AMD, так и вовсе – нет FSB, ее роль выполняет новейшая HyperTransport.

Итак, между чипсетом и центральным процессором данные передаются с частотой, превышающей частоту шины FSB в 4 раза. Почему только в 4 раза, см. абзац выше. Получается, если на коробке указано 1600 МГц (эффективная частота), в реальности частота будет составлять 400 МГц (фактическая). В дальнейшем, когда речь пойдет о разгоне процессора (в следующих статьях), вы узнаете, почему необходимо обращать внимание на этот параметр. А пока просто запомните, чем больше значение частоты, тем лучше.

Кстати, надпись “O.C.” означает, буквально “разгон”, это сокращение от англ. Overclock, то есть это предельно возможная частота системной шины, которую поддерживает материнская плата. Системная шина может спокойно функционировать и на частоте, существенно ниже той, что указана на упаковке, но никак не выше нее.

Вторым параметром, характеризующим системную шину, является . Это то количество информации (данных), которая она может пропустить через себя за одну секунду. Она измеряется в Бит/с. Пропускную способность можно самостоятельно рассчитать по очень простой формуле: частоту шины (FSB) * разрядность шины. Про первый множитель вы уже знаете, второй множитель соответствует разрядности процессора – помните, x64, x86(32)? Все современные процессоры уже имеют разрядность 64 бита.

Итак, подставляем наши данные в формулу, в итоге получается: 1600 * 64 = 102 400 МБит/с = 100 ГБит/с = 12,5 ГБайт/с. Такова пропускная способность магистрали между чипсетом и процессором, а точнее, между северным мостом и процессором. То есть системная, FSB, процессорная шины – все это синонимы. Все разъемы материнской платы – видеокарта, жесткий диск, оперативная память “общаются” между собой только через магистрали. Но FSB не единственная на материнской плате, хотя и самая главная, безусловно.

Как видно из рисунка, Front-side bus (самая жирная линия) по-сути соединяет только процессор и чипсет, а уже от чипсета идет несколько разных шин в других направлениях: PCI, видеоадаптера, ОЗУ, USB. И совсем не факт, что рабочие частоты этих подшин должны быть равны или кратны частоте FSB, нет, они могут быть абсолютно разные. Однако, в современных процессорах часто контроллер ОЗУ перемещается из северного моста в сам процессор, в таком случае получается, что отдельной магистрали ОЗУ как бы не существует, все данные между процессором и оперативной памятью передаются по FSB напрямую с частотой, равной частоте FSB.

Системные шины

По системным шинам осуществляется передача информации (по шине данных), адресация устройств (по шине адреса) и обмен специальными служебными сигналами (по шине управления). Основной функцией системной шины является обмен информацией между процессором и остальными электронными компонентами компьютера.

Перемещение информации между оперативной памятью и процессором и между оперативной памятью и портами происходит по системе соединений, которые называются шиной данных. Для увеличения скорости передачи биты информации передаются одновременно по нескольким линиям шины. Количество линий называется разрядностью шины. В современных персональных компьютерах используется 64-разрядная шина данных, по ней можно передавать 8 байтов данных одновременно.

Для правильной организации работы компьютера процессор и память должны обмениваться не только данными, но и управляющими сигналами. Для этого в компьютере предусмотрены, кроме шины данных, еще две шины: шина адреса и шина управления (на самом деле есть еще шина питания, по которой на все устройства компьютера подается питание).

Читать еще:  Какие стоят шины на лада приора

1. Как уже отмечалось, шина адреса нужна для того, чтобы локализовать те ячейки оперативной памяти или те порты ввода-вывода, которые должны непосредственно участвовать в операции. Все байты оперативной памяти перенумерованы числами от нуля до максимального номера байта (последний зависит от объема оперативной памяти). Аналогично перенумерованы также все порты ввода-вывода (обычно от 0 до 65 535). Адресом байта оперативной памяти называется его номер. Адресом участка памяти, состоящего из нескольких последовательных байтов (области памяти), служит адрес начального байта. Адресом порта ввода-вывода также называется его номер. При выполнении машинной команды адрес байта оперативной памяти, содержимое которого должно участвовать в операции, посылается процессором по шине адреса. При прохождении адреса по шине адреса активизируется именно байт памяти с указанным адресом. Остальные управляющие сигналы, необходимые для правильного выполнения операции, посылаются по шине управления.

Для характеристики компьютера очень важна разрядность шины адреса. Например, у прежних персональных компьютеров использовалась 20-разрядная шина адреса. Максимальный адрес, который можно послать по такой шине, равен 2 20 – 1 = 1Мб, поэтому байту оперативной памяти с адресом, большим 1 Мб, предписание по шине адреса отправить, в принципе, невозможно. В таких компьютерах объем оперативной памяти принципиально не мог быть больше 1 Мб. В процессорах этих компьютеров использовалась специальная система определения адреса, ориентированная на такое ограничение.

Современные персональные компьютеры включают 32-разрядную шину адреса. При такой шине максимальный объем оперативной памяти равен 2 32 = 4 Гб. Пока этого достаточно, но уже существуют компьютеры с 64-разрядной шиной адреса. При 32-разрядной шине можно обратиться к любому байту оперативной памяти в пределах 4 Гб. В новых программах используется эта возможность. Однако необходимо предусмотреть возможность выполнения программ, написанных для старых процессоров. Поэтому в современных процессорах предусмотрены два режима работы: один режим, называемый реальным, имитирует работу старых процессоров, и в этом режиме осуществляется доступ только к 1 Мб оперативной памяти; другой режим, называемый защищенным, имеет доступ ко всей оперативной памяти.

2. По шине управления идут сигналы, которые выполняют различные вспомогательные функции, необходимые для правильного выполнения операций. Всего в шине управления может быть более 100 линий. Перечислим только некоторые из них. Существует линия переключения между оперативной памятью и портами ввода-вывода. Дело в том, что когда по шине адреса идет сигнал, то он может восприниматься и как адрес байта оперативной памяти, и как адрес порта ввода-вывода. Как именно воспринимать этот адрес, зависит от сигнала, который одновременно с адресом идет по управляющей линии (например, ноль на управляющей линии обозначает оперативную память, единица — порт). По другой управляющей линии идет сигнал, который задает направление перемещения информации (ноль — информация читается из памяти или из порта в регистр процессора, единица — пишется из регистра в память или порт). По третьей управляющей линии передаются сигналы от тактового генератора. Эти сигналы позволяют синхронизировать операции, которые должны одновременно выполняться сразу несколькими устройствами компьютера (например, подготовиться к очередной операции).

Архитектура системной шины определяется типом процессора, применяемым набором микросхем, количеством и разрядностью периферийных устройств, подключаемых к шине. Так, системные шины платформы Pentium (PCI)обеспечивают обмен центрального процессора с оперативной памятью 64 разрядами данных, при этом адресация данных осуществляется 32-разрядным адресом. Часто используется в качестве критерия сравнения возможностей шин различной архитектуры максимальная пропускная способность шины. Ее можно рассчитать, умножив рабочую частоту шины на количество байтов, передающихся в одном такте (ширину полосы пропускания). Например, системная шина PCI процессора Pentium имеет пропускную способность 533 Мб/с

Если процессор имеет тактовую частоту выше частоты системной шины и/или способен исполнять несколько инструкций в одном такте, он может полностью использовать пропускную способность шины. Если тактовая частота процессора ниже, чем у шины, то это приводит к задержкам, существенно снижающим производительность процессора. Для увеличения пропускной способности требуется увеличить либо тактовую частоту, либо разрядность шины данных.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Частота процессора, системной шины и шин периферийных устройств

Основной частью любой компьютерной системы является материнская плата с главным процессором и поддерживающими его микросхемами. Существуют платы содержащие всю схему компьютера (одноплатные). В противоположность одноплатным, в шиноориентированых компьютерах системная плата реализует схему минимальной конфигурации, остальные функции реализуются с помощью многочисленных дополнительных плат.

Все компоненты материнской платы соединяются шиной. В системной плате нет видеоадаптера, некоторых видов памяти и средств связи с дополнительными устройствами. Эти устройства (платы расширения) добавляются к системной плате путем присоединения к шине расши рения, которая является частью системной платы.

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM, и показана в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер с увеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 без использования плат расширения — 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1 не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.

Читать еще:  Почему все шины черные

Материнская плата — это комплекс различных устройств поддерживающий работу системы в целом.

Обязательными атрибутами материнской платы являются:

  • базовый процессор,
  • оперативная память,
  • системный BIOS,
  • контролер клавиатуры,
  • разъемы расширения.

Материнская плата внутри компьютера — главная монтажная деталь, к которой крепятся остальные компоненты.

По внешнему виду материнской платы можно определить, какие нужны процессор, память и дополнительные устройства, вставляемые во внешние порты и гнезда компьютера.

По размерам материнские платы в общем случае можно разделить на три группы.

  • Раньше все материнские платы имели размеры 8,5/11 дюймов.
  • В XT размеры увеличились на 1 дюйм
  • В AT размеры возросли еще больше.

Часто речь может идти о “зеленых” платах (green mothеrboard). Сейчас выпускаются только такие платы. Данные системные платы позволяют реализовать несколько экономичных режимов энергопотребления (в том числе, так называемый “sleep”, при котором отключается питание от компонентов компьютера, которые в данный момент не работают).

Частота процессора, системной шины и шин периферийных устройств

Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться. Для согласования быстродействия на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Рис.1. Логическая схема системной платы

Cеверный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины — 100 МГц).

К северному мосту подключается шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств. Частота контроллеров меньше частоты системной шины, например, если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI обычно в три раза меньше — 33 МГц. Контроллеры периферийных устройств (звуковая плата, сетевая плата, SCSI-контроллер, внутренний модем) устанавливаются в слоты расширения системной платы.

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины, связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт), соединенная с северным мостом и имеющая частоту, в несколько раз большую, чем шина PCI.

Южный мост обеспечивает обмен информацией между северным мостом и портами для подключения периферийного оборудования.

Устройства хранения информации (жесткие диски, CD-ROM, DVD-ROM) подключаются к южному мосту по шине UDMA (Ultra Direct Memory Access — прямое подключение к памяти).

Мышь и внешний модем подключаются к южному мосту с помощью последовательных портов, которые передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как COM1 и COM2, а
аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.

Принтер подключается к параллельному порту, который обеспечивает более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, так как передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LTP, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней панели системного блока.

Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств. Клавиатура подключается обычно с помощью порта PS/2.

Статьи к прочтению:

Системная шина персонального компьютера PCI

Похожие статьи:

Сколько интерфейсов процессора может поддерживать чипсет? ипсет поддерживает только один интерфейс процессора (сокет). В то же время, в пределах одного…

Можно выделить два основных способа ее решения: реализация обмена в режиме ПДП с захватом цикла и в режиме ПДП с блокировкой процессора. Реализация…

Частота системной шины

Front Side Bus (FSB, системная шина) — шина, обеспечивающая соединение между x86/x86-64-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами.

Как правило, современный персональный компьютер на базе x86- и x64-совместимого микропроцессора устроен следующим образом:

  • Микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру, который обычно называют «северным мостом», (англ. Northbridge ).
  • Системный контроллер имеет в своём составе контроллер ОЗУ (в некоторых современных персональных компьютерах контроллер ОЗУ встроен в микропроцессор), а также контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства.
Читать еще:  Как создать интернет магазин шин и дисков

Получил распространение подход, при котором к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI Express x16, а менее производительные устройства (микросхема BIOS’а, устройства с шиной PCI) подключаются к «южному мосту» (англ. Southbridge ), который соединяется с северным мостом специальной шиной. Набор из «южного» и «северного» мостов называют набором системной логики, но чаще применяется калька с английского языка «чипсет» (англ. chipset ).

Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом.

Некоторые компьютеры имеют внешнюю кэш-память, подключённую через «заднюю» шину (англ. back side bus ), которая быстрее, чем FSB, но работает только со специфичными устройствами.

Каждая из вторичных шин работает на своей частоте (которая может быть как выше, так и ниже частоты FSB). Иногда частота вторичной шины является производной от частоты FSB, иногда задаётся независимо.

Содержание

Параметры FSB у некоторых микропроцессоров [ | код ]

Процессор частота FSB Тип FSB Теоретическая пропускная способность
Pentium II 66 / 100 МГц GTL+ [en] 533 / 800 МБ/с
Pentium III 100 / 133 МГц AGTL+ [en] 800 / 1066 МБ/с
Pentium 4 100 / 133 / 200 МГц QPB [en] 3200 / 4266 / 6400 МБ/с [1]
Pentium M 100 / 133 МГц QPB 3200 / 4266 МБ/с [1]
Pentium D 133 / 200 МГц QPB 4266 / 6400 МБ/с [1]
Pentium 4 EE 200 / 266 МГц QPB 6400 / 8533 МБ/с [1]
Intel Core 133 / 166 МГц QPB 4266 / 5333 МБ/с [1]
Intel Core 2 200 / 266 / 333 / 400 МГц QPB 6400 / 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [1]
Xeon — ядро Intel P6 100 / 133 МГц GTL+ 800 / 1066 МБ/с
Xeon — ядро NetBurst 100 / 133 / 166 / 200 / 266 / 333 МГц QPB 3200 / 4266 / 5333 / 6400 / 8533 / 10660 МБ/с [1]
Xeon — ядро Penryn 266 / 333 / 400 МГц QPB 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [1]
Athlon 100 / 133 МГц EV6 1600 / 2133 МБ/с [2]
Athlon XP 133 / 166 / 200 МГц EV6 2133 / 2666 / 3200 МБ/с [2]
Почти все AMD K8

800 / 1000 МГц HyperTransport v1 6400 / 8000 МБ/с [2] AMD K8 и все K10

1600 / 1800 / 2000 МГц HyperTransport v3 12800 / 14400 / 16000 МБ/с [2] PowerPC 970 900 / 1000 / 1250 МГц — 7200 / 8000 / 10000 МБ/с
  1. 12345678 процессоры Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Intel Core и Intel Core 2 используют системную шину QPB (Quad Pumped Bus), передающую данные 4 раза за цикл.
  2. 1234 Шины EV6 и HT передают данные два раза за цикл (англ. Double data rate )

Влияние на производительность компьютера [ | код ]

Частота процессора [ | код ]

Частоты, на которых работают центральный процессор и FSB, имеют общую опорную частоту, и в конечном счёте определяются, исходя из их коэффициентов умножения (частота устройства = опорная частота * коэффициент умножения).

Память [ | код ]

Следует выделить два случая:

Контроллер памяти в системном контроллере [ | код ]

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB. Это, в частности, касалось чипсетов на сокете LGA 775, начиная с 945GC и вплоть до X48.

То же касалось и чипсетов NVIDIA для платформы LGA 775 (NVIDIA GeForce 9400, NVIDIA nForce4 SLI/SLI Ultra и др.)

Спецификации стандартов системной шины чипсетов на сокете LGA 775 и оперативной памяти DDR3 SDRAM

Стандартное название Частота памяти, МГц Время цикла, нс Частота шины, МГц Эффективная (удвоенная) скорость, млн. передач/с Название модуля Пиковая скорость передачи данных при 64-битной шине данных в одноканальном режиме, МБ/с
DDR3‑800 100 10,00 400 800 PC3‑6400 6400
DDR3‑1066 133 7,50 533 1066 PC3‑8500 8533
DDR3‑1333 166 6,00 667 1333 PC3‑10600 10667
DDR3‑1600 200 5,00 800 1600 PC3‑12800 12800
DDR3‑1866 (O.C.) 233 (O.C.) 4,29 (O.C.) 933 (O.C.) 1866 (O.C.) PC3‑14900 (O.C.) 14933 (O.C.)

Поскольку процессор работает с памятью через FSB, то производительность FSB является одним из важнейших параметров такой системы.

На современных персональных компьютерах, начиная с сокета LGA 1366 частоты компьютерной шины, которая называется QuickPath Interconnect, и шины памяти могут различаться.

Периферийные шины [ | код ]

Существуют системы, преимущественно старые, где FSB и периферийные шины ISA, PCI, AGP имеют общую опорную частоту, и попытка изменения частоты FSB не посредством её коэффициента умножения, а посредством изменения опорной частоты приведёт к изменению частот периферийных шин, и даже внешних интерфейсов, таких как Parallel ATA. На других системах, преимущественно новых, частоты периферийных шин не зависят от частоты FSB.

В системах с высокой интеграцией контроллеры памяти и периферийных шин могут быть встроены в процессор, и сама FSB в таких процессорах отсутствует принципиально. К таким системам можно отнести, например, платформу Intel LGA1156.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector