От чего зависит пропускная способность шины?

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т.е. по ней можно было одновременно пере­давать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentiurr IV — 64-разрядные .

Пропускная способность шины определяется коли­чеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умно­жить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, для 16-разрядной шины ISA пропускная способность определяется так

(16 бит * 8,33 МГц): 8 = 16,66 Мбайт/с.

При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2х) или в четыре (режим 4*) раза, что эквивален­тно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее чис­ло раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

Внешние устройства к шинам подключаются посредством ин­терфейса (Interface — сопряжение), представляющего собой сово­купность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информаци­ей между ним и центральным процессором.

К числу таких характеристик относятся электрические и вре­менные параметры, набор управляющих сигналов, протокол об­мена данными и конструктивные особенности подключения. Об­мен данными между компонентами ПК возможен только если интерфейсы этих компонентов совместимы.

Стандарты шин ПК

Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация системы достигаются за счет введения промежуточ­ных стандартных интерфейсов, таких как интерфейсы последова­тельной и параллельной передачи данных. Эти итерфейсы необхо­димы для работы наиболее важных периферийных устройств вво­да и вывода.

Системная шина предназначена для обмена информаци­ей между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в систему.

К системным шинам относятся:

– GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;

– EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.

Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 2.5 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.

Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, одна­ко и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной Шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. Вначале планируется Исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключать дисководы, мыши, клавиа­туры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM, DVD-ROM — к шине ШЕЕ 1394. Однако наличие огромного пар­ка ПК с шиной ISA и соответствующих комплектующих позволя­ет предполагать, что 16-разрядная шина ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.

Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направ­лении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, ус­тупающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.

Шина VESA, или VLB, предназначена для связи CPU с быст­рыми периферийными устройствами и представляет собой рас­ширение шины ISA для обмена видеоданными. Во времена преоб­ладания на компьютерном рынке процессора CPU 80486 шина VLB была достаточно популярна, однако в настоящее время ее вытеснила более производительная шина PCI.

Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессора Pentium и представляет собой совершенно новую шину. Основопо­лагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуще­ствляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU).

Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор осво­бождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI бу­дет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода. На рис. 2.6 дана архитектура шины PCI

Шина AGP — высокоскоростная локальная шина ввода/выво­да, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (ЗО-акселератор) с системной памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной спо­собности, в частности, за счет использования более высоких такто­вых частот.

Если в стандартном варианте 32-разрядная шина PCI имеет тактовую частоту 33 МГц, что обеспечивает теоретическую пропускную способность PCI 33 х 32= 1056 Мбит/с= 132 Мбайт/с, то шина AGP тактуется сигналом с частотой 66 МГц, поэтому ее пропускная способность в режиме 1х составляет 66 х 32 = 264 Мбайт/с; в режиме 2х эквивалентная тактовая частота составляет 132 МГц, а пропускная способность — 528 Мбайт/с; в режиме 4х пропускная способность около 1 Гбайт/с.

Шина USB была разработана лидерами компьютерной и теле­коммуникационной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных устройств вне корпу­са PC. Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным ши­ной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Шина TJSB поддерживает технологию Plug & Play.

При подсоединении периферийного устройства его конфигурирование осуществляется автоматически. Все периферийные устройства должны быть обору­дованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный вы­носной блок, называемый USB-хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно подключить до 127 периферийных устройств. Архитектура шины USB представлена на рис. 2.7.

Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает ско­рость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает под­ключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличитель­ной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое устройство, подключенное к шине, имеет свой идентификационный номер (ID). Любое устройство, подключенное к шине SCSI, может ини­циировать обмен с другим устройством.

На рис. 2.8 показано подключение периферийных устройств к ПК с помощью шины SCSI. Существует широкий диапазон вер­сий SCSI, начиная от первой версии SCSI I, обеспечивающей максимальную пропускную способность 5 Мбайт/с, и до версии Ultra 320 с максимальной пропускной способностью 320 Мбайт/с. С шиной SCSI может конкурировать шина IEEE 1394.

Шина IEEE 1394 — это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработ­ки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбит/с, работать одновременно с несколькими устройства­ми, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI. Как и USB, шина IEEE 1394 полностью поддерживает техноло­гию Plug & Play, включая возможность установки компонентов без отключения питания ПК.

Подключать к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройства, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устрой­ства записи на магнитную ленту и многие другие периферийные устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адап­теры IEEE 1394 для шины PCI.

Вопросы для конспектирования студентами:

1. Определение шины

2. Назначение шин

3. Архитектура шины

4. Понятие разрядности шины.

5. Понятие пропускной способности шины

6. Интерфейс шины ПК

7. Принцип IBM-совместимости

8. Виды шин и их характеристики (заполнить таблицу)

Виды шин	Характеристики шин
Скорость	Назначение	Особенности	Достоинства	Недостатки

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10955 – | 8186 – или читать все.

От чего зависит пропускная способность шины?

Вопрос у меня из разряда продвинутых чайников 🙂 А именно:
Вот пишут в форумах, журналах и на различных информационных сайтах о пропускной способности процессора. Пишут даже какую-то магическую цифру 6,4 Гб. А формулы, блин, по которой рассчитывают эту пропусную способность никто привести не может, ни в одном факе я её не встречал 🙁 Объясните, пожалуйста, люди добрые, каким образом можно высчитать теоритическую пропускную способность современных процев. Тока, плиз, раскройте значение каждой цифры, ok 🙂 Пропусную способность памяти я вроде понял как считать(если брать DDR400): частоту 400 делим на 8 и умножаем на ширину шины 64 = получаем 3,2 Гб, если брать двухканальную память, то фактически процессор загружен на все 100%! Я правильно мыслю?

Тут тебе не обойтись без обширного экскурса по процессорной архитектуре. Хотя бы для того, чтобы понять правильно, что на самом деле ты хочешь спросить.

текущий твой вопрос относится только к пропускной способности памяти (и шин памяти). Пропускная способность процессора – понятие несуществующее, так что сначала надо определиться, чего мы меряем;).

Halfer
процессор взаимодействует с коммутатором северного моста по Front-Side-Bus (FSB). Этот коммутатор связывает процессор с памятью, шиной ведущей к южному мосту, с PCI-E или AGP ведущей к видеокарте. Иногда срез между северным и южным мостом изменяют (фактически место подключения видеокарты то в южном – обычно в одночиповых чипсетах – то в севеном). В отличие от большинства других процессоров в процессорах К8 часть северного моста физически помещена в кристалле процессора (коммутатор, контроллеры памяти, контроллер шины к остальным мостам чипсета (остаткам северного и южному, если есть)), в процессорах Transmeta пошли еще дальше – там кроме вышеперечисленного еще и AGP в процессор засунули. В К8 и процессорах Transmeta FSB существует только внутри кристалла процессора и, естественно, работает на частоте ядра.

Так что с чем и как процессор взаимодействует завивисит о каком процессоре ты говоришь .

Можно ещё ко всему этому приплюсовать пропускную способность кэшей первого и второго уровня и получить ещё более впечатляющие цифры:).

А точно ли два? Я то думал, что контроллер один, но двухканальный.
Найди двухканальный модуль памяти 🙂
Логически он там один, два я сказал с точки зрения ПСП.
Arie1133322133
Внешняя частота процессора и частота памяти задаётся тактовым генератором и равна 200 MHz.
Нет, у памяти она 400.

.е. он обращается напрямую к оперативной памяти посредством шины Hypertransport, которая к слову сказать работает на частоте 800 MHZ (200×4)
Нет, НТ работает параллельно и независимо от шины памяти. С памятью и HT идет общение через SRQ, которая внутри проца и работает на частоте проца.

имеет ширину в 16 бит в обоих направлениях.
В каждом, т.е. 16+16.

Эту фразу, если я правильно понимаю, надо читать так:

“На сегодня у К8 наружу торчит 5 интерфейсов: два – контроллера памяти DDR400 (3.2ГБ/с каждый) и три – контроллера Hypertransport (4+4ГБ/с каждый), итого суммарная пропускная способность связей одного проца = 30.4ГБ/с.”

Велик и могуч русский язык:).

Запутался ещё больше.. может кто сможет нарисовать схему в каком – нить редакторе и уже там расписать на каких скоростях что с чем и посредством каких шин взаиможействует!

По поводу HT: 16+16 в каждом направлении.. Но если, например идёт запись в оперативку, или, наоборот, чтение.. ширина-то 16 бит всё равно используется, и скорость соответственно 1600 Mb/сек! Или нет.. . Короче без подробного фака хрен разберёшься 🙁

Запутался ещё больше.. может кто сможет нарисовать схему в каком – нить редакторе
https://amd64.ru/index.php?link=2&addr=2&page=6

Но если, например идёт запись в оперативку, или, наоборот, чтение
Через НТ как через FSB с оперативкой не работают, с оперативкой работают параллельно с HT. HT служит для связи со всеми остальными устройствами кроме памяти – чипсетом, другими процессорами, а эти устройства умеют читать и писать одновременно.

Halfer
А зачем редактор? AFAIK, в доках AMD есть вполне приличные картинки (например, по ссылке Arie ).

Lefty
Спасибо, теперь доехал.

Чисто для общего развития- как называется та шина, что связывает проц и, собственно, оперативку, SRQ?
https://amd64.ru/index.php?link=2&addr=2&page=2
Да, только это не совсем шина, это очередь запросов – System Request Queue (SRQ). Через нее идут все запросы проца к коммутатору (CrossBar), который ближайшим функциональным аналогом которого является Ethernet switch – устройство связывающее несколько потоков данных без коллизий. Уже к этому коммутатору подключены (как компы к сетевому хабу/свитчу) каналы НТ и контроллер памяти.
В случае двуядерного процессора afair у каждого ядра своя SRQ и оба подключены к одному Crossbar’у – эдакий паук о шести ногах получается (два ядра, 3 НТ и контроллер памяти).

Это как я понимаю: есть частота тактового генератора 200 MHz, которая задаёт базовую частоту для работы CPU и оперативки, так?

Есть просто опорная частота генератора 200МГц. Дальше она попадает в блок генерации синхросигналов и из нее начинают делать кучу частот:
1. Сначала ее умножают на коэффициент умножения процессора, получается частота ядра (1.8-2.8ГГц на сегодня).
2. Затем ее делят на делитель памяти (целый), делитель зависит от частоты ядра и частоты памяти. Естественно, если частота проца и частота памяти не делится нацело (например 1.8ГГц и 333МГц) то делитель берут больше – частота памяти получается заниженной, но что делать – не разгонять же память ? Гарантии что будет работать нет.
Далее, частоту синхросигнал на память делят пополам – весьма определенным образом, начинают каждый такт (импульс исходной частоты) переключать выходной сигнал из 0 в 1, на следующем импульсе – из 1 в 0 и т.д., в результате получается сигнал половинной частоты, с равным периодом нахождения в состояниях 0 и 1. В таком виде этот сигнал выводят на плату, для памяти 400МГц он получается 200МГц, для памяти 333МГц получается 166 и т.д. при все тех же 200МГц на входе, причем 200МГц у памяти и 200МГц входные – это разные сигналы по форме (длительности импульсов).

При попадании в модуль памяти вошедший синхросигнал преобразуют обратно – по каждому переходу из 1 в 0 и обратно генерируют импульс, в итоге частота удваивается (400 МГц для 200МГц синхросигнала и т.п.).
Все это делается для того, чтобы гонять по плате сигналы как можно меньшей частоты – уже внутри чипов получаются нужные частоты. Название такого принципа передачи – Double Data Rate – DDR, используется в известной тебе DDR SDRAM, в шине EV7 используемой в качестве системной у процессоров К7, в шине Нypertransport и много где еще.

В случае Р4 синхросигналы передаются так же, только их два и они сдвинуты по фазе на 90 градусов, в итоге из сигнала 200МГц получаются 4 импульса (переход 0=>1 первого сигнала в момент 0 градусов, переход 0=>1 второго синхросигнала в 90 градусов, переход 1=>0 у первого в 180 градусов, переход 1=>0 в 270, а 360 градусов = 0, круг замкнулся). Это Интел обозвал Quad Data Rate – учетверенная передача данных, причины те же – высокая передаваемая частота при относительно низкочастотном синхросигнале по плате.

3. Параллельно со всем вышесказанным входные 200МГц попадают на НТ (независимо от частоты проца, памяти и т.п.), которая заводится изначально на 200МГц (после включения или сброса), на это частота абоненты договариваются на какой максимально частоте они оба могут работать и переключаются на нее (1.6 или 2ГГц в случае обмена процессора К8 с другими устроствами, а в общем виде на любую с шагом 200МГц, причем никаких дополнительных телодвижений на это не требуется – все заложено в стандарте шины, примером тому могут служить какой то ранний чипсет под К8 (не помню уже VIA или nVidia) который общался с процом на 1.2ГГц – больше сделать не смогли, в другими чипсетами этот же процессор общался уже на 1.6…).

Как найти пропускную способность шины

Delphi site: daily Delphi-news, documentation, articles, review, interview, computer humor.

Второй характеристикой шины является пропускная способность, которая определяется количеством бит информации, передаваемых по шине за секунду.

Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, для 16-разрядной шины ISA пропускная способность определяется так:

(16 бит — 8,33 МГц) : 8 = (133,28 Мбит/с) : 8 = 16,66 Мбайт/с.

Отметим, что при расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в 2 раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в 2 (режим 2D) или в 4 (режим 4П) раза, что эквивалентно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее количество раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

В табл. 5.1 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.

Таблица 5.1. Характеристики параллельных шин ввода/вывода

Мы продолжаем серию статей по разбору основных характеристик видеокарты, и на очереди у нас: пропускная способность памяти, а также прямо влияющий на неё показатель – ширина шины памяти видеокарты.

Ширина шины или сколько бит «нужно»

Ширина шины памяти – важнейший параметр, который косвенно влияет на общую производительность видеокарты. Сама по себе шина – это канал, соединяющий память и графический процессор видеокарты. А от ширины шины зависит количество данных, которое может быть передано графическому процессору и обратно в память за единицу времени. Соответственно, чем больше ширина шины видеопамяти, тем лучше. Рост производительности особенно заметен в требовательных играх, которые подкреплены утяжелением в виде максимального сглаживания и анизотропной фильтрации .

Теперь, давайте рассмотрим несколько популярных классов «битности» шин памяти:

64 бита — довольно популярный класс видеокарт бюджетного сегмента рынка. Видеокарты с такой шиной позиционируются для «облагораживания» бюджетных систем (но и то, там зачастую царят интегрированные решения), а также домашних ПК с нетребовательными задачами к графической производительности системы. Особенно смешно смотрятся такие видеокарты с большим объёмом видеопамяти на борту.

128 бит – средний класс. Изредка, можно увидеть в бюджетных видеокартах, и очень часто в видеокартах middle-сегмента. Зачастую, такие видеокарты пригодны для полноценных домашних систем, с довольно широкими игровыми задачами, но часть игр всё равно будет «неподъёмной» для данного класса.

256 и 384 бит – топовый класс. Зачастую, «идёт» в сочетании с отменными частотными показателями, как памяти, так и ядра, безусловно, – это максимальная игровая производительность для всего и сразу.

Но, хотелось бы подчеркнуть, что данная классификация является очень и очень условной, потому что нельзя оценивать видеокарту по одной лишь ширине шины памяти. К тому же, сама по себе «битность», влияет на производительность лишь с жёсткой зависимостью от частоты видеопамяти. Эти два параметра рассчитывают пропускную способность памяти видеокарты (ПСП).

Поэтому, чтобы уверенно говорить относительно оптимальной величины шины, нужно рассматривать всё в комплексе, то есть, саму ПСП. Чем мы сейчас и займёмся.

Пропускная способность памяти

Как уже говорилось выше, данный показатель зависит от двух параметров: частоты памяти и ширины шины.
С помощью нехитрой формулы можно найти пропускную способность памяти, к примеру, какой-нибудь из видюшек на чипе Radeon HD 7970.
Возьмем модель с эффективной частотой памяти 6000 МГц и шириной шины 384 бита (48 байт если перевести). ПСП= эффективная частота памяти х ширину шины памяти = 6000 х 48 = 288 Гбайт/с. Величину ПСП также можно посмотреть с помощью специальных программ, к примеру, GPU-z.

Также, предлагаю ознакомиться с довольно интересной шкалой актуальности ПСП современных видеокарт. Конечно, тут тоже всё очень неоднозначно — ведь «не одной лишь ПСП живём», но всё же, вполне логичную зависимость можно отследить:

Какая же ширина шины оптимальна? Ответ на данный вопрос для каждого случая будет отличаться. Во-первых, нужно отталкиваться от задач, которые будут выполняться с помощью будущей системки. Во-вторых, необходимо помнить про баланс в параметрах видеокарты. Поэтому для определенной конфигурации, должна быть подобрана видеокарта с определенной шириной шины и другими показателями. И зависят они от задач и только от них.

ПСП на пару с шириной шины, не сделают «погоды», если видюшка укомплектована слабым графическим процессором , с плохими частотными показателями. GPU просто не сможет «переваривать» те объёмы данных, которые буду поступать по более быстрой шине.

Поэтому, как итог, можно еще раз смело напомнить: баланс и еще раз баланс!

Пропускная способность — характеристика памяти, от которой зависит производительность и от которая выражает как произведение частоты системной шины на объем данных, передаваемых за такт. Однако, частота работы модуля памяти и теоретическая пропускная способность не единственные параметрами, которые отвечают за производительность системы. Не менее важную роль играет и тайминги памяти.

Пропускная способность (Пиковый показатель скорости передачи данных) – это комплексный показатель возможности RAM, в нем учитывается частота передачи данных, разрядность шины и количество каналов памяти. Частота указывает потенциал шины памяти за такт – при большей частоте, можно передать больше данных.

Пиковый показатель вычисляется по формуле:

Пропускная способность (B) = Частота передачи (f) x разрядность шины (c) x количество каналов памяти(k)

Если рассматривать на примере DDR400 (400 МГц) с двухканальным контроллером памяти пиковый показатель скорости передачи данных равен:
(400 МГц x 64 бит x 2)/ 8 бит = 6400 Мбайт/с

На 8 мы поделили, чтобы перевести Мбит/с в Мбайт/с (в 1 байте 8 бит).

Пропускная способность

Для быстрой работы компьютера пропускная способность шины оперативной памяти должна совпадать с пропускной способности шины процессора. К примеру, для процессора Intel core 2 duo E6850 с системной шиной 1333 MHz и пропускной способностью 10600 Mb/s, нужно купить две оперативные памяти с пропускной способностью 5300 Mb/s каждая (PC2-5300), в сумме они будут иметь пропускную способность системной шины (FSB) равную 10600 Mb/s.

При высоких скоростях обработки данных присутствует один минус — высокое выделения тепла. Для этого производители уменьшили напряжение питания памяти DDR3 до 1.5 В.

Двухканальный режим

Для увеличения скорости обмена данных и увеличения пропускной способности современные чипсеты поддерживают двухканальную архитектуру памяти.

Если установить два, абсолютно идентичных, модули памяти, тогда будет использован двухканальный режим. Лучше всего использовать Kit – набор из двух и более модулей памяти, которые уже были проверены при работе с друг другом. Эти модули памяти одного производителя, с одинаковым объемом и одинаковой частотой.

При использовании двух идентичных модуля памяти DDR3 в двухканальном режиме позволяет повысить пропускную способность до 17.0 Гбайт/с. Если использовать оперативную память с 1333 Мгц, то пропускная способность повысится до 21.2 Гбайт/с.