Przód autobusu - Front-side bus

W obrębie procesora wielordzeniowych The autobus z powrotem po stronie często wewnętrzny, z przodu, z boku autobusu komunikacji zewnętrznej.

Magistrali FSB ( FSB ) jest interfejsem komputer komunikacja ( autobus ), który był często stosowany w Intel komputerów opartych -chip w 1990 i 2000 roku. EV6 autobus służył tę samą funkcję dla konkurencyjnych procesorów AMD. Oba zwykle przenoszą dane między jednostką centralną (CPU) a koncentratorem kontrolera pamięci, znanym jako mostek północny .

W zależności od implementacji niektóre komputery mogą mieć również magistralę tylną, która łączy procesor z pamięcią podręczną . Ta magistrala i podłączona do niej pamięć podręczna są szybsze niż dostęp do pamięci systemowej (lub RAM) za pośrednictwem magistrali FSB. Szybkość magistrali FSB jest często wykorzystywana jako ważna miara wydajności komputera.

Oryginalna architektura magistrali FSB została zastąpiona przez HyperTransport , Intel QuickPath Interconnect lub Direct Media Interface w nowoczesnych procesorach objętościowych.

Historia

Termin ten został użyty przez firmę Intel Corporation w czasie, gdy w latach 90. ogłoszono produkty Pentium Pro i Pentium II .

„Strona przednia” odnosi się do zewnętrznego interfejsu od procesora do reszty systemu komputerowego, w przeciwieństwie do tylnej strony, gdzie magistrala tylna łączy pamięć podręczną (i potencjalnie inne procesory).

Magistrala FSB (FSB) jest najczęściej używana na płytach głównych związanych z komputerami PC (w tym na komputerach osobistych i serwerach). Są rzadko używane w systemach wbudowanych lub podobnych małych komputerach. Konstrukcja FSB była poprawą wydajności w porównaniu z projektami pojedynczej magistrali systemowej z poprzednich dziesięcioleci, ale te magistrale FSB są czasami określane jako „magistrala systemowa”.

Magistrale FSB zwykle łączą procesor i resztę sprzętu za pomocą chipsetu , który Intel zaimplementował jako mostek północny i południowy . Inne magistrale, takie jak Peripheral Component Interconnect (PCI), Accelerated Graphics Port (AGP) i magistrale pamięci, łączą się z chipsetem w celu umożliwienia przepływu danych między podłączonymi urządzeniami. Te drugorzędne magistrale systemowe zwykle działają z prędkościami pochodzącymi z zegara magistrali FSB, ale niekoniecznie są z nim zsynchronizowane .

W odpowiedzi na AMD „s Torrenza inicjatywy Intel otworzyła swoje gniazdo procesora FSB do urządzeń zewnętrznych. Przed tym ogłoszeniem, ogłoszonym wiosną 2007 roku na Intel Developer Forum w Pekinie , Intel bardzo pilnie strzegł tego, kto miał dostęp do FSB, zezwalając tylko na procesory Intela w gnieździe procesora. Pierwszym przykładem były koprocesory z programowalną macierzą bramek (FPGA), będące wynikiem współpracy firm Intel- Xilinx - Nallatech i Intel- Altera- XtremeData (dostarczone w 2008 r.).

Powiązane prędkości komponentów

Typowy układ chipsetu

procesor

Częstotliwości , w którym procesor (CPU) prowadzi się przy zastosowaniu mnożnik zegara na przedniej stronie autobusu (FSB) prędkości w niektórych przypadkach. Na przykład procesor działający z częstotliwością 3200 MHz może używać magistrali FSB 400 MHz. Oznacza to, że wewnętrzne ustawienie mnożnika zegara (zwane również stosunkiem magistrali do rdzenia) wynosi 8. Oznacza to, że procesor ma działać z ośmiokrotną częstotliwością magistrali FSB: 400 MHz × 8 = 3200 MHz. Różne prędkości procesora są osiągane poprzez zmianę częstotliwości FSB albo lub mnożnika procesora, jest to dalej Overclocking lub underclocking .

Pamięć

Ustawienie szybkości FSB jest bezpośrednio związane z poziomem szybkości pamięci, z której musi korzystać system. Magistrala pamięci łączy mostek północny i pamięć RAM, podobnie jak magistrala front-side łączy procesor i mostek północny. Często te dwa autobusy muszą działać z tą samą częstotliwością. Zwiększenie magistrali FSB do 450 MHz w większości przypadków oznacza również uruchamianie pamięci z częstotliwością 450 MHz.

W nowszych systemach można zobaczyć współczynniki pamięci „4:5” i tym podobne. W tej sytuacji pamięć będzie działać 5/4 razy szybciej niż FSB, co oznacza, że ​​magistrala 400 MHz może działać z pamięcią o częstotliwości 500 MHz. Jest to często określane jako system „asynchroniczny”. Ze względu na różnice w architekturze procesora i systemu, ogólna wydajność systemu może różnić się w nieoczekiwany sposób przy różnych stosunkach FSB do pamięci.

W obrazach , audio , wideo , grach , syntezie FPGA i aplikacjach naukowych, które wykonują niewielką ilość pracy na każdym elemencie dużego zestawu danych , prędkość FSB staje się głównym problemem wydajności. Wolna magistrala FSB powoduje, że procesor spędza znaczną ilość czasu w oczekiwaniu na przybycie danych z pamięci systemowej . Jeśli jednak obliczenia dotyczące każdego elementu są bardziej złożone, procesor poświęci więcej czasu na ich wykonanie; dlatego FSB będzie w stanie dotrzymać kroku, ponieważ szybkość dostępu do pamięci jest zmniejszona.

Autobusy peryferyjne

Podobnie jak magistrala pamięci, magistrale PCI i AGP mogą być również uruchamiane asynchronicznie z magistrali FSB. W starszych systemach autobusy te działają z ustaloną częścią częstotliwości magistrali FSB. Ta frakcja została ustalona przez BIOS . W nowszych systemach magistrale peryferyjne PCI, AGP i PCI Express często odbierają własne sygnały zegarowe , co eliminuje ich zależność od magistrali FSB w zakresie taktowania.

Podkręcanie

Przetaktowywanie to praktyka polegająca na tym, że komponenty komputerowe działają poza ich zapasowymi poziomami wydajności, manipulując częstotliwościami, na których dany komponent jest ustawiony do pracy, i, jeśli to konieczne, modyfikując napięcie wysyłane do komponentu, aby umożliwić mu bardziej stabilną pracę na tych wyższych częstotliwościach .

Wiele płyt głównych pozwala użytkownikowi ręcznie ustawić mnożnik zegara i ustawienia FSB poprzez zmianę zworek lub ustawień BIOS. Prawie wszyscy producenci procesorów „blokują” teraz ustawienia mnożnika w chipie. Możliwe jest odblokowanie niektórych zablokowanych procesorów; na przykład niektóre procesory AMD Athlon można odblokować, łącząc styki elektryczne przez punkty na powierzchni procesora. Niektóre inne procesory AMD i Intel są odblokowane w fabryce i oznaczone jako procesory „dla entuzjastów” przez użytkowników końcowych i sprzedawców detalicznych z powodu tej funkcji. W przypadku wszystkich procesorów zwiększenie szybkości magistrali FSB można wykonać w celu zwiększenia szybkości przetwarzania poprzez zmniejszenie opóźnień między procesorem a mostkiem północnym.

Ta praktyka powoduje, że komponenty wykraczają poza ich specyfikacje i może powodować nieprawidłowe zachowanie, przegrzanie lub przedwczesną awarię. Nawet jeśli komputer wydaje się działać normalnie, problemy mogą pojawić się przy dużym obciążeniu. Większość komputerów zakupionych od sprzedawców detalicznych lub producentów, takich jak Hewlett-Packard lub Dell , nie pozwala użytkownikowi na zmianę ustawień mnożnika lub FSB ze względu na prawdopodobieństwo nieprawidłowego zachowania lub awarii. Płyty główne zakupione osobno w celu zbudowania niestandardowej maszyny z większym prawdopodobieństwem umożliwią użytkownikowi edycję ustawień mnożnika i FSB w BIOS-ie komputera.

Ewolucja

Autobus z przodu miał tę zaletę, że był dużą elastycznością i niskim kosztem, kiedy został po raz pierwszy zaprojektowany. Proste symetryczne procesory wieloprocesorowe umieszczają wiele procesorów na wspólnej magistrali FSB, chociaż wydajność nie może skalować się liniowo ze względu na wąskie gardła przepustowości .

Magistrala FSB była używana we wszystkich modelach procesorów Intel Atom , Celeron , Pentium , Core 2 i Xeon do około 2008 roku. Pierwotnie ta magistrala była centralnym punktem łączącym wszystkie urządzenia systemowe i procesor.

Potencjał szybszego procesora jest marnowany, jeśli nie może on pobierać instrukcji i danych tak szybko, jak jest w stanie je wykonać. Procesor może spędzać dużo czasu w stanie bezczynności podczas oczekiwania na odczyt lub zapis danych w pamięci głównej, dlatego wysokowydajne procesory wymagają dużej przepustowości i niskiego opóźnienia dostępu do pamięci. Magistrala FSB została skrytykowana przez AMD jako stara i powolna technologia, która ogranicza wydajność systemu.

Bardziej nowoczesne projekty wykorzystują połączenia punkt-punkt, takie jak HyperTransport firmy AMD i DMI 2.0 firmy Intel lub QuickPath Interconnect (QPI). Te implementacje usuwają tradycyjny mostek północny na rzecz bezpośredniego połączenia z procesora do koncentratora kontrolera platformy , mostka południowego lub kontrolera we/wy.

W tradycyjnej architekturze magistrala FSB służyła jako bezpośrednie łącze danych między procesorem a wszystkimi innymi urządzeniami w systemie, w tym pamięcią główną. W systemach opartych na HyperTransport i QPI pamięć systemowa jest dostępna niezależnie za pomocą kontrolera pamięci zintegrowanego z procesorem, pozostawiając przepustowość łącza HyperTransport lub QPI do innych zastosowań. Zwiększa to złożoność konstrukcji procesora, ale zapewnia większą przepustowość, a także lepsze skalowanie w systemach wieloprocesorowych.

Stawki transferowe

Pasma lub maksymalna wydajność teoretyczna magistrali czołowym jest określona przez iloczyn szerokości wejścia do ścieżki danych, ich częstotliwość zegara (cykli na sekundę), a ilość przesyłanych danych, które przeprowadza w jednym cyklu zegara. Na przykład 64- bitowa (8- bajtowa ) magistrala FSB działająca z częstotliwością 100 MHz, która wykonuje 4 transfery na cykl, ma przepustowość 3200 megabajtów na sekundę (MB/s):

8 bajtów/transfer × 100 MHz × 4 transfery/cykl = 3200 MB/s

Liczba transferów na cykl zegara zależy od zastosowanej technologii. Na przykład GTL+ wykonuje 1 transfer/cykl, EV6 2 transfery/cykl, a AGTL+ 4 transfery/cykl. Intel nazywa technikę czterech transferów na cykl Quad Pumping .

Wielu producentów publikuje częstotliwość magistrali FSB w MHz, ale materiały marketingowe często wymieniają teoretyczną efektywną szybkość sygnalizacji (powszechnie nazywaną megatransferami na sekundę lub MT/s). Na przykład, jeśli płyta główna (lub procesor) ma szynę ustawioną na 200 MHz i wykonuje 4 transfery na cykl zegara, FSB jest oceniana na 800 MT/s.

Poniżej przedstawiono specyfikacje kilku generacji popularnych procesorów.

Procesory Intel

Procesory AMD

Bibliografia