前端總線

計算機通信接口(總線),在20世紀90年代和21世紀初期通常用於基於英特爾芯片的計算機; 替換為現代中央處理器中的閃電資料傳輸,英特尔快速通道互联或直接媒體介面

前端總線(英語:Front-side bus縮寫FSB)是指中央處理器數據總線的專門術語,此總線負責中央處理器和北橋晶片間的數據傳遞。現在的x86處理器內建了記憶體控制器,FSB已被Intel QPI和AMD HyperTransport取代。

典型晶片組規劃

某些帶有L2和L3緩存(Cache)的CPU,通過後端總線(Back Side Bus)實現這些緩存和中央處理器的連接,而此總線的數據傳輸速率總是高於前端總線。

目前用途

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大多數現代總線(GTL+和EV6)是CPU和芯片組的連接主幹。芯片組(通常由南橋北橋組成)是和系統中其他總線的連接節點。PCI、AGP、PCIe和內存總線均和芯片組相連,以使設備間數據能相互傳送。

這些第二級系統總線的運行速率取決於前端總線的速率。總之,高的前端總線速率意味着計算機的高處理性能。

在PC發展初期,由於處理器速度不高,大部份元件的時脈均保持同步,直至80486時代,在處理器製程持續進步下,處理器速度也加速成長,當時由於其他外部元件受電氣結構所限,而無法跟進成長,因此Intel首次於處理器時脈中加入倍頻設計,首顆處理器為Intel 80486DX2,外部傳輸時脈是處理器的一半,及後處理器成長速度仍遠超過外部元件,兩者速度差距越來越大。直至Pentium III時代,處理器時脈已超越1GHz,但外部傳輸時脈仍僅有133MHz。

正常來說,外頻速度越高代表處理器在同一週期下可讀寫越多的數據,因此,外頻速度很可能會變成系統效能上的瓶頸,為解決處理器頻寬不足的問題,Intel於Pentium 4時代加入Quad Pumped Bus架構,使其在同一週期內可傳送4筆數據,此舉令外部傳輸時脈不變下,傳輸效率卻可提升四倍。

超頻和相關總線速率

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中央處理器(CPU)

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中央處理器的時脈速度(簡稱內頻)由系統匯流排速率(bus speed)乘上倍頻係數決定。例如,一個時脈速度為700MHz的處理器,可能運行於100MHz的系統匯流排上。這說明處理器內的時鐘倍頻器的倍率設置為7,即中央處理器被設定為以7倍於系統匯流排的速率運行:100 MHz×7 = 700 MHz。通過改變倍頻係數或系統匯流排速率,可以得到不同的時脈速度。以前經常套用的規則認為:時脈速度=外頻(前端匯流排、FSB)*倍頻係數。這句話嚴格來說並不正確。因為現在系統匯流排、前端匯流排(外頻、FSB)速率不一樣。就Intel CPU來說,前端匯流排=系統匯流排*4。所以,應該說時脈速度=系統匯流排*倍頻係數

前端匯流排與系統匯流排

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系統匯流排(BusSpeed)與前端匯流排(FSB、外頻)的區別在於,前端匯流排(FSB、外頻)的速度指的是CPU北橋晶片間匯流排的速度。而系統匯流排(BusSpeed)的概念是建立在數位脈衝信號震盪速度基礎之上的,也就是說,100MHz系統匯流排(BusSpeed)特指數位脈衝信號在每秒鐘震盪一億次,它更多的影響了PCI及其他匯流排的頻率。之所以前端匯流排(FSB、外頻)與系統匯流排(BusSpeed)這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間裏,前端匯流排(FSB、外頻)與系統匯流排(BusSpeed)是相同速率,因此往往直接稱系統匯流排(BusSpeed)為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著電腦技術的發展,人們發現前端匯流排頻率(外頻、FSB)需要高於系統匯流排(BusSpeed),因此採用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理類似於AGP的2X或者4X,它們使得的前端匯流排(FSB、外頻)頻率成為系統匯流排(BusSpeed)的2倍、4倍甚至更高,從此之後系統匯流排(BusSpeed)和前端匯流排(FSB、外頻)的區別才開始被人們重視起來。

傳輸率

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傳輸率 MB/s 頻率 MHz CPU
46-153 12-40 Intel 80386
61-191 16-50 Intel 80486
381-503 50-66 Intel Pentium
503-6104 66-200 Intel Celeron
762-1014 100-133 Intel Pentium III
2029-3052 133-200 AMD Athlon XP
3051-8133 100-266.5 Intel Pentium 4(50% efficient)
3052-4066 100-133.25 Intel Pentium M
3052-6103 100-200 VIA C7
4066-12207 133-400 Intel Core 2
11444-15259 133 Nehalem/Westmere
100 Sandy Bridge以後

參見

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