而如圖 2.1.1 中的圖標,在該架構中前端總線最高速度可達1600MHz。 我們看到內存與北橋的帶寬為12.8GBytes/s,亦即是
1600MHz*64bits = 1600MHz*8Bytes = 12800MByes/s = 12.8GBytes/s
與總線寬度相似的,CPU 每次能夠處理的數據量稱為字組大小(word size), 字組大小依據CPU 的設計而有32 位與64 位。我
們現在所稱的計算機是32 或64 位主要是依據這個 CPU 解析的字組大小而來的!早期的32 位CPU 中,因為CPU 每次能夠解析
的數據量有限, 因此由主存儲器傳來的數據量就有所限制了。這也導致32 位的CPU 最多只能支持最大到4GBytes 的內存。
Tips:
字組大小與總線寬度是可以不同的!舉例來說,在Pentium Pro 時代,該CPU 是32 位的處理器, 但當時的芯片組可以設計出64 位的
總線寬度。在這樣的架構下我們通常還是以CPU 的字組大小來稱呼該架構。 個人計算機的64 位CPU 是到2003 年由AMD Athlon64 後
才出現的。
CPU的外頻,通常為系統總線的工作頻率(系統時鐘頻率),CPU與周邊設備傳輸數據的頻率,具體是指CPU到主板芯片組之間的總線速度。外頻是CPU與主板之間同步運行的速度,而且目前的絕大部分電腦系統中外頻,也是內存與主板之間的同步運行的速度,在這種方式下,可以理解為CPU的外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態。
外頻是CPU乃至整個計算機系統的基準頻率,單位是MHz(兆赫茲)。在早期的電腦中,內存與主板之間的同步運行的速度等於外頻,在這種方式下,可以理解為CPU外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態。對於目前的計算機系統來說,兩者完全可以不相同,但是外頻的意義仍然存在,計算機系統中大多數的頻率都是在外頻的基礎上,乘以壹定的倍數來實現,這個倍數可以是大於1的,也可以是小於1的。
說到處理器外頻,就要提到與之密切相關的兩個概念:倍頻與主頻,其關系式:主頻=外頻×倍頻。
主頻就是CPU的時鐘頻率,是CPU內部的實際運算速度,表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度,由於主頻並不直接代表運算速度,所以在壹定情況下,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算能力並不高的現象。
在486之前,CPU的主頻還處於壹個較低的階段,CPU的主頻壹般都等於外頻。而在486出現以後,由於CPU工作頻率不斷提高,而PC機的壹些其他設備(如插卡、硬盤等)卻受到工藝的限制,不能承受更高的頻率,因此限制了CPU頻率的進壹步提高。因此出現了倍頻技術,該技術能夠使CPU內部工作頻率變為外部頻率的倍數,從而通過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技術就是使外部設備可以工作在壹個較低外頻上,而CPU主頻是外頻的倍數。
前端總線——Front Side Bus(FSB),前端總線是處理器與主板北橋芯片或內存控制集線器之間的數據通道,其頻率高低直接影響CPU訪問內存的速度;BIOS可看作是壹個記憶電腦相關設定的軟件,可以通過它調整相關設定。BIOS存儲於板卡上壹塊芯片中,這塊芯片的名字叫COMS RAM。
選購主板和CPU時,要註意兩者搭配問題,壹般來說,前端總線是由CPU決定的,如果主板不支持CPU所需要的前端總線,系統就無法工作。也就是說,需要主板和CPU都支持某個前端總線,系統才能工作,只不過壹個CPU默認的前端總線是唯壹的,因此看壹個系統的前端總線主要看CPU就可以。主板支持的前端總線是由芯片組決定的,壹般都帶有足夠的向下兼容性。如865PE主板支持800MHz前端總線,那安裝的CPU的前端總線可以是800MHz,也可以是533MHz,但這樣就無法發揮出主板的全部功效。
北橋芯片負責聯系內存、顯卡等數據吞吐量最大的部件,並和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線(FSB)連接到北橋芯片,進而通過北橋芯片和內存、顯卡交換數據。前端總線是CPU和外界交換數據的最主要通道,因此前端總線的數據傳輸能力對計算機整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端總線,再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=(總線頻率×數據位寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、 1066MHz等幾種,並且隨著技術的進步提高。前端總線頻率越大,代表著CPU與北橋芯片之間的數據傳輸能力越大,更能充分發揮出CPU的功能。現在的 CPU技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數據供給給CPU,較低的前端總線將無法供給足夠的數據給CPU,這樣就限制了CPU性能得發揮,成為系統瓶頸。
看壹下現在外頻、內存頻率、CPU的前端總線的的關系。
在以前奔騰3的時候,133的外頻,內存的頻率就是133,CPU的前端總線也是133,三者是壹回事。
奔騰4 CPU采用了Quad Pumped(4倍並發)技術,該技術可以使系統總線在壹個時鐘周期內傳送4次數據,也就是傳輸效率是原來的4倍,相當於用了4條原來的前端總線來和內存發生聯系。在外頻仍然是133MHZ的時候,前端總線的速度增加4倍變成了133X4=533MHZ,當外頻升到200MHZ,前端總線變成800MHZ,所以妳會看到533前端總線的P4和800前端總線的P4,就是這樣來的。他們的實際外頻只有133和200。
外頻不完全等於前端總線了,那外頻還等於內存的頻率嗎?內存發展到了DDR,跟原來相比,壹個時鐘周期內可以傳送比原來多壹倍的數據,DDR就是DOUBLE DATA RATE的縮寫,意思就是雙倍的數據傳輸速率。在133MHZ的外頻下,DDR的傳輸速度是266,外頻提高到200MHZ的時候,DDR的傳輸速度是400,DDR266的內存和DDR400的內存就是這個意思。
外頻與前端總線的區別
外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為壹談。前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數字脈沖信號震蕩速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩壹萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長壹段時間裏(主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發展,人們發現前端總線頻率需要高於外頻,因此采用了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,它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之後前端總線和外頻的區別才開始被人們重視起來。
壹個CPU默認的外頻只有壹個,主板必須能支持這個外頻。因此在選購主板和CPU時必須註意這點,如果兩者不匹配,系統就無法工作。此外,現在CPU的倍頻很多已經被鎖定,所以超頻時經常需要超外頻。外頻改變後系統很多其他頻率也會改變,除了 CPU主頻外,前端總線頻率、PCI等各種接口頻率,包括硬盤接口的頻率都會改變,都可能造成系統無法正常運行。當然有些主板可以提供鎖定各種接口頻率的。
註意:
新的AMD 754/939 64位CPU,cpu內部就集成了內存管理器(以前內存管理器在主板心片裏),所以AMD 64位CPU的前端總線FSB頻率與CPU實際頻率壹致。Intel的SandyBrige架構的CPU集成了DDR3的內存控制器。