De processor Bus (Front Side Bus)

Share

|

De processor bus (ook wel de front-side bus of FSB) is de communicatie traject tussen de CPU en moederbord chipset, meer specifiek de North Bridge of Memory Controller Hub. Deze bus rijdt op de volledige moederbord speedtypically tussen 66MHz en 800MHz in moderne systemen, afhankelijk van de bijzondere boord en chipset ontwerp. Deze zelfde bus transfers ook gegevens tussen de CPU en een externe (L2) cache geheugen op Socket-7 (Pentium-klasse) systemen.

Socket 7 systemen hebben een externe (L2) cache voor de CPU, de L2-cache is gemonteerd op het moederbord en aangesloten op het hoofdnet bus processor die draait op het moederbord de snelheid (meestal tussen 66MHz en 100MHz). Zoals de Socket 7-processors beschikbaar kwam in het sneller en sneller versies (door middel van het verhogen van de multiplier klok in de chip), de L2-cache helaas blijven steken op het moederbord draait met een relatief trage (ter vergelijking) moederbord snelheid. Bijvoorbeeld, de snelste Intel Socket 7-systemen liep de CPU op 233MHz, dat is 3.5x de CPU bus snelheid van 66MHz. Daarom is de L2-cache liep op slechts 66MHz. De snelste Socket 7 systemen die worden gebruikt de AMD K6-2 550-processor, die liep op 550MHz5.5x een CPU bus snelheid van 100MHz. In deze systemen, de L2-cache liep op slechts 100MHz.

Het probleem van de trage L2-cache werd voor het eerst opgelost in de P6 klasse processoren, zoals de Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III en AMD Athlon en Duron. Deze processors gebruikt ofwel Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket A, of Socket 370. Ze verhuisden de L2-cache uit het moederbord en direct op de CPU en aangesloten op de CPU via een on-chip terug-side bus. Omdat de L2-cache bus werd de back-side bus, sommige in de industrie begon te bellen naar de hoofd-CPU bus de front-side bus. Ik heb nog vaak verwijzen naar het eenvoudigweg als de CPU bus.

Door de integratie van het L2-cache in de CPU, kan het draaien op snelheden tot dezelfde snelheid als de processor zelf. De meeste processors nu nemen de L2-cache rechtstreeks op de CPU sterven, zodat de L2-cache draait op dezelfde snelheid als de rest van de CPU. Andere (meestal oudere versies) gebruikt aparte sterven voor de cache geïntegreerd in de CPU-pakket, dat het L2-cache liep op een lagere meerdere (een half, twee-vijfde, of een derde) van de hoofd-CPU. Zelfs als de L2 liep op de helft of een derde van de processor snelheid, nog steeds aanzienlijk sneller dan de moederbord-gebonden cache op de Socket 7-systemen.

In een Slot-1 type systeem van de L2 cache is ingebouwd in de processor, maar draait op slechts de helft van de processorsnelheid. Slot A systemen werken in de cache op de helft of een derde snelheid. De CPU bus snelheid verhoogd van 66MHz (voornamelijk gebruikt in Socket 7-systemen) tot 100MHz, waardoor een bandbreedte van 800Mbps. Merk op dat de meeste van deze systemen opgenomen AGP support. Basic AGP is 66MHz (tweemaal de snelheid van de PCI), maar de meeste van deze systemen opgenomen AGP 2x, die actief was met tweemaal de snelheid van de AGP-standaard en stelde een bandbreedte van 533MBps. Deze systemen ook typisch gebruikt voor PC-100 SDRAM DIMM's, die een bandbreedte van 800Mbps hebben, overeenkomen met de processor bus bandbreedte voor de beste prestaties.

Slot 1 is gedaald in het voordeel van Socket 370 voor de Pentium III en Celeron-systemen. Dit was voornamelijk omdat deze nieuwere processoren de L2-cache opgenomen direct in de CPU die (draaiend op de volle-core snelheid van de processor) en een dure cartridge met meerdere chips niet langer noodzakelijk was. Terzelfder tijd, snelheid processor bus verhoogd naar 133MHz, wat een doorvoer van 1066MBps ingeschakeld.

AMD-processor systemen heeft een Socket A ontwerp, dat vergelijkbaar is met Socket 370, behalve het gebruikt snellere processor en het geheugen bussen. Hoewel de eerste versies behouden de oudere North / South Bridge design, meer recente versies gebruiken een model vergelijkbaar met hub Intel architectuur. Let op de high-speed CPU bus loopt tot 333MHz (2667MBps throughput) en het gebruik van DDR SDRAM DIMM-modules ter ondersteuning van een bijpassende bandbreedte van 2667MBps. Het is altijd het beste voor prestaties wanneer de bandbreedte van het geheugen komt overeen met die van de processor. Merk tenslotte op hoe de meeste van de South Bridge componenten fungeert onder andere gevonden in Super I / O-chips; wanneer deze functies zijn opgenomen de chip heet een Super South Bridge.

De Pentium 4 maakt gebruik van een Socket 423 of Socket 478 design met hub architectuur. Dit ontwerp is het meest opmerkelijk voor, waaronder een 400MHz, 533MHz of 800MHz CPU bus met een bandbreedte van 3200MBps, 4266MBps, of 6400MBps. De 533MHz en 800MHz modellen zijn op dit moment sneller dan iets anders op de markt. In dit voorbeeld, let op het gebruik van dual-channel PC3200 (DDR400) SDRAM. Een PC-3200 DIMM heeft een bandbreedte van 3200MBps, maar bij het uitvoeren van dual-channel (identieke paren van het geheugen)-modus, het heeft een bandbreedte van 6400MBpswhich overeenkomt met de bandbreedte van de 800MHz CPU bus modellen van de Pentium 4 voor de beste prestaties. Processoren met de bus 533MHz CPU kan gebruiken paren van PC2100 (DDR266) of PC2700 (DDR333) geheugen modules in dual channel mode overeenkomen met de 4266MBps doorvoer van dit geheugen bus. Het is altijd het beste als de doorvoersnelheid van de geheugenbus overeenkomt met die van de processor bus

De Athlon 64 maakt gebruik van de high-speed HyperTransport architectuur aan de North Bridge of AGP Graphics Tunnel chip verbinden met de processor (Socket 754, 939, of 940). De meeste Athlon 64-chipsets gebruik maken van de 16-bit/800MHz versie, maar de nieuwste chipsets ontworpen voor de nieuwe Socket 939 Athlon 64 FX-53 gebruik maken van de snellere 16-bit/1GHz versie om snellere DDR-2 geheugen.

Echter, de Athlon 64's meest significante afwijking van conventionele computer architectuur is de locatie van het geheugen controller. In plaats van zich in de North Bridge / MCH / GMCH chip, de Athlon 64/FX/Opteron architectuur plaatst de geheugencontroller in de processor zelf. Dit elimineert slow-downs veroorzaakt door het gebruik van een extern geheugen-controller en helpt prestaties te stimuleren.

Een nadeel van het ontwerp, is echter dat nieuwe geheugen technologieën, zoals DDR-2, vereisen dat de processor zelf worden herontworpen.

Omdat het doel van de processor bus is om informatie te krijgen van en naar de CPU op de snelst mogelijke snelheid, deze bus werkt doorgaans met een snelheid sneller dan alle andere bus in het systeem. De bus bestaat uit elektrische circuits voor gegevens, adressen (het adres bus, die wordt besproken in de volgende paragraaf), en controle doeleinden. De meeste processors sinds de originele Pentium hebben een 64-bits databus, zodat ze overdracht 64 bits (8 bytes) per keer meer dan de CPU bus.

De processor bus werkt op dezelfde basis kloksnelheid als de CPU extern doet. Dit kan misleidend zijn, omdat de meeste CPU's deze dagen draaien met een hogere kloksnelheid dan zij intern extern. Bijvoorbeeld, een AMD Athlon 64 3800 + systeem heeft een processor die draait op 2,4 GHz intern maar extern 400MHz, terwijl een Pentium 4 3.4GHz loopt op 3.4GHz intern, maar slechts 800MHz extern. In de nieuwere systemen, de werkelijke processorsnelheid is ongeveer meerdere (2x, 2.5x, 3x, en hoger) van de processor bus.

De processor bus is verbonden met de externe aansluitingen pin-processor en kan de overdracht van gegevens 1 bit per datalijn elke cyclus. De meeste moderne processoren overdracht 64 bits (8 bytes) aan gegevens per keer.

Om de overdracht tarief te bepalen voor de processor bus, vermenigvuldig je de breedte van gegevens (64 bits of 8 bytes voor een Celeron / Pentium III / 4 of Athlon / Duron / Athlon XP / Athlon 64) door de kloksnelheid van de bus (dezelfde als de basis-of unmultiplied kloksnelheid van de CPU).

Bijvoorbeeld, als u een Pentium 4 3,6 GHz processor die draait op een 800MHz processor bus, heb je een maximale momentane overdrachtsnelheid van ongeveer 6400MBps. U krijgt dit resultaat met behulp van de volgende formule:

800MHz x 8 bytes (64 bits) = 6400MBps

Met tragere versies van de Pentium 4, krijg je ofwel

533.33MHz x 8 bytes (64 bits) = 4266MBps

of

400MHz x 8 bytes (64 bits) = 3200MBps

Met Socket A (Athlon XP), krijg je

333.33MHz x 8 bytes (64 bits) = 2667MBps

of

266.66MHz x 8 bytes (64 bits) = 2133MBps

of

200MHz x 8 bytes (64 bits) = 1600MBps

Met Socket 370 (Pentium III), krijg je

133.33MHz x 8 bytes (64 bits) = 1066MBps

of

100MHz x 8 bytes (64 bits) = 800Mbps

Deze transfer rate, vaak de bandbreedte van de processor bus, vertegenwoordigt de maximale snelheid waarmee data kan bewegen.

---