硬件接口的时钟频率与传输速度的关系――峰值带宽

硬件接口的时钟频率与传输速度的关系——峰值带宽时钟,接口,带宽,频率,峰值分享到：QQ空间新浪微博开心网人人网很久以前就想写这篇文章了，而导致想写这篇文章的主要原因又是系统+虚拟盘方案，因为该方案把所有游戏都扔到服务器上去了，有些人理解了缓存，但是无法理解网卡带宽问题，更有人经常提出，买几块网卡插上分流，或者用NIC做绑定，而实际上这么做是根本没价值的，原因在于是他推荐的网卡是PCI类型的，PCI的带宽注定了瓶颈的产生，结果造成了多张网卡无法起到分流或者流量叠加的情况出现，下面就拿我百度到的一些资料和大家分享下，因为看这错误的信息传递，只会误导更多的人。因为内容较多，还有个人逻辑思维能力有限，所以就全面的说下影响我们对电脑整体性能影响的一些因素好了，他们的顺序分别为：1、主板前端总线带宽；2、CPU带宽；3、内存带宽；4、AGP带宽；5、PCI带宽；6、PCI-X带宽；7、PCI-E带宽；8、SATA硬盘带宽；------------------------------------------------------------------------------------在了解这些之前，我们有必要先了解一个词，叫做“峰值带宽”，名词解释来自百度词条：带宽这个词在电子学领域里很常用，它的意思是指波长、频率或能量带的范围，特指以每秒周数表示频带的上、下边界频率之差。可以显见带宽是用来描述频带宽度的，但是在数字传输方面，也常用带宽来衡量传输数据的能力。用它来表示单位时间内传输数据容量的大小，表示吞吐数据的能力。在很多文章里往往看见关于带宽的各种描述，那么怎么计算有关存储器的带宽呢？对于存储器的带宽计算有下面的方法：B表示带宽，F表示存储器时钟频率，D表示存储器数据总线位数，则带宽为：B（峰值带宽）=F（时钟频率MHz）×D（总线位数bit）/8例如，PC-100的SDRAM带宽计算如下：100MHZ×64BIT/8=800MB/S当然，这个计算方法是针对仅靠上升沿信号传输数据的SDRAM而言的，对于上升沿和下降沿都传输数据的DDR来说计算方法有点变化，应该在最后乘2，因为它的传输效率是双倍的，这也是DDR能够有如此高性能的重要原因。那么有了这个公式，我们就可以去了解PC也好，Server也好的瓶颈以及如何判断的方法了！首先要说的是，主板的前端总线，因为这个概念从我最初学计算机老师就讲过，但是到现在也没搞明白到底是什么意思，引一段ZOL的术语解释好了：什么是前端总线：什么是总线？微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。什么是前端总线：“前端总线”这个名称是由AMD在推出K7CPU时提出的概念，但是一直以来都被大家误认为这个名词不过是外频的另一个名称。我们所说的外频指的是CPU与主板连接的速度，这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，而前端总线的速度指的是数据传输的速度，由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×数据位宽）÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU。较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。前端总线的英文名字是FrontSideBus，通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。选购主板和CPU时，要注意两者搭配问题，一般来说，如果CPU不超频，那么前端总线是由CPU决定的，如果主板不支持CPU所需要的前端总线，系统就无法工作。也就是说，需要主板和CPU都支持某个前端总线，系统才能工作，只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的，因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以。北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×数据位宽）÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。外频与前端总线频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit=6400Mbit/s=800MByte/s（1Byte=8bit）。通过上述了解，相信我们对总线以及前端总线已经有了详细的认识，那么在哪里可以看到前端总线频率呢？一般在硬件规格里都有说明，比如说zol的报价网站，对于主板一般都有说明的，如果没有明确说明前端总线是多少兆赫，可以看下最大支持的内存频率，一般是一样的！比如我的笔记本的主板是PM45芯片，前端总线FSB最高支持1066MHz，那么主板在配有单条1066频率的内存时的最大带宽就为1066MHz*64bit/8=8.5GB/S，如果两条内存组成双通道的话，最高带宽可为1066MHz*128bit/8=17GB/S，但实际上我的内存是DDR2800的，所以目前的带宽只能用到800MHz*64bit/8=6.4GB/S，如下图：CPU带宽（总线带宽）：前面我们已经有了公式了，因此我们直接用公式算就OK了B表示带宽，F表示存储器时钟频率，D表示存储器数据总线位数，则带宽为：B（峰值带宽）=F（时钟频率MHz）×D（总线位数bit）/8这里公式有了，如何查看你的CPU的时钟频率与位宽呢？我们可以借助CPU-Z这个小工具，额定FSB就是时钟频率，指令集中的32或64就是cpu的位宽，我的是EM64T，也就是64位的CPU，那么EM64T又是什么意思呢？Intel的EM64T技术，EM64T技术官方全名是ExtendedMemory64Tenchnology中文解释就是扩展64bit内存技术。现在的32位奔腾4CPU都是采用IA-32指令集，EM64T其实就是在这个指令集的基础上进行扩展，我们将它命名为IA32e。Inteln这种实现64位的方法其实和AMD的x86-64技术有异曲同工之妙，都是通过64位扩展指令来实现兼容32位和64位的运算。另外不同的是Intel的EM64T技术设定了IA-32和IA-32e两种模式的激活程序，就是说EM64T需要满足特定条件才会激活。那么我的CPU带宽是多少？800MHz*64/8=6.4GB/S。内存带宽：目前主流的内存有533、667、800、1066、1333等频率，那么他们的带宽依次就为：533MHz*64bit/8=4.2GB/S667MHz*64bit/8=5.3GB/S800MHz*64bit/8=6.4GB/S（这个就是我在用的内存了）1066MHz*64bit/8=8.5GB/S1333MHz*64bit/8=10.7GB/SAGP带宽：关于AGP(AcceleratedGraphicPorts或者AdvancedGraphicPorts)是当前被已经淘汰的图形系统接口。这项技术始于十四年以前，当时的3D图形加速技术开始流行并且迅速普及，为了使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽，AGP便应运而生。AGPvsPCI——理论上的较量AGP和PCI根本上的区别在于AGP是一个“端口”，这意味着它只能接驳一个终端而这个终端又必须是图形加速卡。PCI则是一条总线，它可以连接许多不同种类的终端，可以是显卡，也可以是网卡或者SCSI卡，还有声卡，等等等等。所有这些不同的终端都必须共享这条PCI总线和它的带宽，而AGP则为图形加速卡提供了直接通向芯片组的专线，从那里它又可以通向CPU、系统内存或者PCI总线。普通的PCI总线数据宽度为32位（bit），以33MHz的速度运行，这样它能提供的最大带宽就是4byte/sX33MHz=133MB/s。尽管新的PCI64/66规范提供了64位的数据宽度和66MHz的工作频率，带宽相应达到了533MB/s，但它面向的是需要极高数据带宽的I/O控制器，比如IEEE1394或者千兆位的网卡，目前几乎没有得到任何支持。AGP同样是32位的数据宽度，但它的工作频率从66MHz开始，这样，按常规方法利用每个时钟周期的下降沿传输数据的AGP1X规范就能提供266MB/s的带宽，而AGP2X，通过同时利用时钟周期的上升和下降沿传输数据，可以达到533MB/s的带宽，比较新的AGP4X更是把带宽提高到了1066MB/s，而最新的AGP8X将带宽提高到了2.12GB/sPCI（外设互联标准）总线带宽：接口图（下图中画红圈的接口就是PCI接口）；PCI(PeripheralComponentInterconnect)一种由英特尔（Intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz*32bit/s)，基本上满足了当时处理器的发展需要。PCI-X总线带宽：接口截图（下图红圈部分即为PCI-X接口）：PCI-X接口是并连的PCI总线（PeripheralComponentsInterconnect）的更新版本，仍采用传统的总线技术，不过有更多数量的接线针脚，同时，如前所述的所有的连接装置会共享所有可用的频宽。与原先PCI接口所不同的是：一改过去的32位，PCI-X采用64位宽度来传送数据，所以频宽自动就倍增两倍，而扩充槽的长度当然就不可避免的加大了，除此之外，其余的包含传输通讯协议、讯号和标准的接头格式都一并兼容，好处是3.3伏特的32位PCI适配卡可以用在PCI-X扩充槽上，当然如果你愿意，也可以将64位PCI-X适配卡接在32位PCI扩充槽上，不过，频宽速度将会大减。这个总线宽度倍增的改良版本对一些专业储存控制器，例如SCSI、iSCSI、光纤信道（FibreChannel）、10GBit以太网络和InfiniBand等其它传输装置，仍然无法提供足够的频宽，因此引进PCI-SIG（SpecialInterestGroup）接口以提供数个不同速度等级，可以从PCI-X66（Rev