Частота системной шины материнской платы

Факторы и настройки производительности компьютера | Компьютерная служба

Многие пользователи задаются вопросом, что в наибольшей степени влияет на производительность компьютера?

Оказывается, однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Компьютер – это набор подсистем (памяти, вычислительная, графическая, хранения), взаимодействующих друг с другом через материнскую плату и драйверы устройств. При неправильной настройке подсистем они не обеспечивают максимальную производительность, которую могли бы выдать.

Комплексная производительность складывается из программных и аппаратных настроек и особенностей.Перечислим их.

Аппаратные факторы производительности:

1. Количество ядер процессора – 1, 2, 3 или 4
2. Частота процессора и частота системной шины (FSB) процессора – 533, 667, 800, 1066, 1333 или 1600 МГц
3. Объем и количество кэш-памяти процессора (CPU) – 256, 512 Кбайт; 1, 2, 3, 4, 6, 12 Мбайт.

4. Совпадение частоты системной шины CPU и материнской платы
5. Частота оперативной памяти (RAM) и частота шины памяти материнской платы – DDR2-667, 800, 1066
6. Объем оперативной памяти – 512 и более Мбайт
7. Используемый на материнской плате чипсет (Intel, VIA, SIS, nVidia, ATI/AMD)
8. Используемая графическая подсистема – встроенная в материнскую плату или дискретная (внешняя видеокарта со своей видеопамятью и графическим процессором)
9. Тип интерфейса винчестера (HDD) – параллельный IDE или последовательные SATA и SATA-2
10. Кэш винчестера – 8, 16 или 32 МБ.

Увеличение перечисленных технических характеристик всегда увеличивает производительность.

Ядра

На данный момент большинство выпускаемые процессоров имеют как минимум 2 ядра (кроме AMD Sempron, Athlon 64 и Intel Celeron D, Celeron 4xx). Количество ядер актуально в задачах 3D-рендеринга или кодирования видео, а также в программах, код которых оптимизирован под многопоточность нескольких ядер. В остальных случаях (например, в офисных и интернет-задачах) они бесполезны.

Четыре ядра имеют процессоры Intel Core 2 Extreme и Core 2 Quad со следующими маркировками: QX9xxx, Q9xxx, Q8xxx, QX6xxx;AMD Phenom X3 – 3 ядра;

AMD Phenom X4 – 4 ядра.

Надо помнить, что количество ядер значительно увеличивает энергопотребление CPU и повышает требования по питанию к материнской плате и блоку питания!

А вот поколение и архитектура ядра сильно влияют на производительность любого процессора.К примеру, если взять двухядерные Intel Pentium D и Core 2 Duo с одинаковой частой, системной шиной и кэш-памятью, то Core 2 Duo несомненно выиграет.

Частоты процессора, памяти и шин материнской платы

Также очень важно, чтобы совпадение частот различных комплектующих.
Скажем, если ваша материнская плата поддерживает частоту шины памяти 800 МГц, а установлен модуль памяти DDR2-677, то частота модуля памяти будет снижать производительность.

В то же время, если материнская плата не поддерживает частоту 800 МГц, а в то время как установлен модуль DDR2-800, то он работать будет, но на меньшей частоте.

Кэши

Кэш памяти процессора в первую очередь сказывается при работе с CAD-системами, большими базами данных и графикой. Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами и веб-серверами.

Когда CPU обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша.

Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.
Процент попаданий в кэш у процессоров Intel выше.

Все CPU отличаются количеством кэшей (до 3) и их объемом. Самый быстрый кэш – первого уровня (L1), самый медленный – третьего (L3). Кэш L3 имеют только процессоры AMD Phenom Так что очень важно, чтобы именно кэш L1 имел большой объем.

Мы протестировали зависимость производительности от объема кэш-памяти. Если вы сравните результаты 3D-шутеров Prey и Quake 4, являющих типичными игровыми приложениями, разница в производительности между 1 и 4 Мбайт примерно такова, как между процессорами с разницей по частоте 200 МГц. То же самое касается тестов кодирования видео для кодеков DivX 6.6 и XviD 1.1.2, а также архиватора WinRAR 3.7.

Однако, такие интенсивно нагружающие CPU приложения, как 3DStudio Max 8, Lame MP3 Encoder или H.264 Encoder V2 от MainConcept не слишком сильно выигрывают от увеличения размера кэша.

Напомним, что кэш L2 гораздо больше влияет на производительность CPU Intel Core 2, чем AMD Athlon 64 X2 или Phenom, так как у Intel кэш L2 общий для всех ядер, а у AMD отдельный для каждого ядра! В этом плане, Phenom оптимальнее работают с кэшем.

Оперативная память

Как уже было сказано, оперативная память характеризуется частотой и объемом. В то же время сейчас выпускается 2 типа памяти DDR2 и DDR3, которые различаются архитектурной, производительностью, частотой и напряжением питания – то есть всем!
Частота модуля памяти должна совпадать с частотой самого модуля.

Объем оперативной памяти также влияет на производительность операционной системы и на ресурсоемкие приложения.Расчеты просты – ОС Windows XP занимает в оперативной памяти после загрузки 300-350 МБ. Если в автозагрузке находятся дополнительные программы, то они также загружают RAM.

То есть свободных остается 150-200 МБ. Туда могут поместиться только легкие офисные приложения.Для комфортной работы с AutoCAD, графическими приложениями, 3DMax, кодированием и графикой требуется не менее 1 ГБ оперативной памяти. Если же используется Windows Vista – то не менее 2 ГБ.

Графическая подсистема

Часто в офисных компьютерах используются матерински платы, имеющие встроенную графику. Материнские платы на таких чипсетах (G31, G45, AMD 770G и т.д.) имеют букву G в маркировке.
Такие встроенные видеокарты используются часть RAM для видеопамяти, тем самым уменьшая объем доступного для пользователя пространства RAM.

Соответственно, для увеличения производительности встроенную видеокарту надо отключать в BIOS материнской платы, а в слот PCI-Express устанавливать внешнюю (дискретную) видеокарту.Все видеокарты различаются графическим чипсетом, частотой работы его конвейеров, количеством конвейеров, частотой видеопамяти, разрядностью шины видеопамяти.

Подсистема накопителей

Производительность накопителей очень сильно сказывается при обращении к большим объемам данных – видео, аудио, а также при открытии большого количества маленьких файлов.

Из технических характеристик, влияющих на скорость доступа к файлам надо отметить Тип интерфейса винчестера (HDD) – параллельный IDE или последовательные SATA и SATA-2 и кэш винчестера – 8, 16 или 32 МБ.На данный момент рекомендуется устанавливать винчестеры только с интерфейсом SATA-2, имеющим наибольшую пропускную способность и с наибольшим кэшем.

Программные факторы производительности:

1. Количество установленных программ
2. Фрагментация файловой системы
3. Ошибки файловой системы, bad-секторы
4. Фрагментация реестра ОС
5. Ошибки реестра ОС
6. Размер файла подкачки (объем виртуальной памяти)
7. Включенные элементы визуализации графического интерфейса ОС
8. Программы и службы Windows, загружающие в автозагрузке

Это далеко не полный список, но именно эти особенности ОС Windows могут сильно тормозить её работу.
Но об этих характеристиках, настройках и параметрах мы поговорим в следующей статье.

Источник: http://www.2user.ru/article_2.htm

Как выбрать материнскую плату?

Материнская плата — это печатная плата (PCB), которая соединяет процессор, память и все ваши платы расширения вместе для полноценной работы компьютера. При выборе материнской платы необходимо учитывать ее форм-фактор. Форм-фактор — это мировой стандарт, определяющий размер материнской платы, расположение интерфейсов, портов, сокетов, слотов, место крепления к корпусу, разъем для подключения блока питания.

Форм-фактор

Большинство материнских плат, сделанные в настоящее время являются ATX, такие материнские платы имеют размеры 30.5 x 24.4 см. Немного меньше (24.4 x 24.4 см) форм-фактор mATX. Материнские платы mini-ITX имеют совсем скромные размеры (17 х 17 см). Материнская плата ATX имеет стандартные разъемы, такие как PS/2 порты, порты USB, параллельный порт, последовательный порт, встроенный в материнскую плату биос и т.д. ATX материнская плата устанавливается в стандартную корпус.

Чипсет материнской платы

Как правило, в материнскую плату установлены различные слоты и разъемы. Чипсет — это все микросхемы, имеющиеся на материнской плате, которые обеспечивают взаимодействие всех подсистем компьютера. Основными производителями чипсетов на данный момент являются компании Intel, nVidia и ATI (AMD). В состав чипсета входят северный и южный мост.

Схема чипсета Intel P67

Северный мост предназначен для поддержки видеокарты и оперативной памяти и непосредственной работы с процессором. Кроме того, северный мост контролирует частоту системной шины. Однако сегодня часто контроллер встраивается в процессор, это значительно снижает тепловыделение и упрощает функционирование системных контроллеров

Южный мост обеспечивает функции ввода и вывода, и содержащий контроллеры устройств расположенных на периферии, таких как аудио, жёсткий диск и прочие. Также в нём содержаться контроллеры шин, способствующие подключению периферийных устройств, к примеру, USB или шины PCI.

Скорость работы компьютера зависит от того, насколько согласовано взаимодействие чипсета и процессора. Для большей эффективности процессор и чипсет должны быть от одного производителя. Кроме того, необходимо учитывать, что чипсет должен соответствовать объему и типу оперативной памяти.

Сокет процессора

Soket — это вид разъёма в материнской карте, который будет соответствовать разъёму вашего процессора и предназначенный для его подключения. Именно разъём сокета разделяет материнские платы.

• Сокеты начинающиеся на AM, FM и S поддерживают процессоры фирмы AMD.
• Сокеты начинающиеся на LGA имеют поддержку процессоров фирмы Intel.

Какой именно тип сокета соответствует вашему процессору, вы узнаете из инструкции к самому процессору, а вообще выбор материнской платы происходит одновременно с выбором процессора, их как бы подбирают друг для друга.

Слоты оперативной памяти

При выборе материнской платы большое значение имеет тип и частота оперативной памяти. На данный момент используются память DDR3 с частотой 1066, 1333, 1600, 1800 или 2000 МГц, до нее была DDR2, DDR и SDRAM. Память одного типа не удастся подключить к материнской плате, если ее разъемы предназначены для памяти другого типа.

Хотя на данный момент существуют модели материнских плат со слотами и для DDR2, и для DDR3. Несмотря на то, что оперативная память подключиться к материнской плате, предназначенной для большей частоты, лучше этого не делать, так как это негативно скажется на работе компьютера.

Если в будущем предполагается увеличить объем оперативной памяти, то необходимо выбирать материнскую плату с большим количеством разъемов для нее (максимальное количество – 4).

PCI слот

В слот PCI можно подключать карты расширения, такие как звуковая карта, модем, ТВ-тюнеры, сетевая карта, карта беспроводной сети Wi-Fi и т.д. Хотим отметить, что чем больше данных слотов, тем больше дополнительных устройств вы сможете подключить к материнской плате. Наличие двух и более одинаковых PCI-E x16 слотов для подключения видеокарт говорит о возможности их одновременной и параллельной работы.

В виду того, что современные дополнительные устройства включают в себя системы охлаждения и просто имеют габаритный вид, они могут мешать подключению в соседний слот иного устройства. Поэтому даже если вы не собираетесь подключать к компьютеру кучу внутренних дополнительных плат, всё равно, стоит выбирать материнскую плату с как минимум 1-2 слотами PCI, чтобы вы смогли без проблем подключить даже минимальный набор устройств.

PCI Express

Слот PCI Express необходим для подключения PCI-E видеокарты. Некоторые платы, имеющие 2 и более разъема pci-e поддерживают конфигурацию SLI или Crossfire, для подключения нескольких видеокарт одновременно. Следовательно, если необходимо подключить одновременно две или три одинаковых видеокарты, например, для игр или работы с графикой, необходимо выбирать материнскую плату с соответствующим количеством слотов типа PCI Express x16.

Частота шины

Частота шины — это общая пропускная способность материнской платы, и чем она выше, тем будет быстрее производительность всей системы. Учтите, что частота шины процессора должна соответствовать частоте шины материнской платы, в противном случае процессор с частотой шины выше, поддерживаемой материнской платой, работать не будет.

Разъёмы для жёстких дисков

Самым актуальным на сегодняшний день является SATA разъём для подключения жёстких дисков, который пришёл на смену старому разъёму IDE. В отличие от ИДЕ, САТА имеет более высокую скорость передачи данных. Современные разъёмы SATA 3 поддерживают скорость в 6 Гб/с.

Чем больше SATA разъёмов, тем больше жёстких дисков вы сможете подключить к системной плате. Но учтите, что количество жёстких дисков может быть ограничено корпусом системного блока.

Поэтому если вы хотите установить более двух винчестеров, то убедитесь, что такая возможность есть в корпусе.

Если вы покупаете новый компьютер и планируете использовать старый жёсткий диск, то максимум рекомендуем его задействовать как дополнительный винчестер. Лучше всё-таки имеющуюся информацию переписать на новый HDD с SATA подключением, так как старый будет заметно тормозить работу всей системы.

USB разъёмы

Обратите внимание на количество USB разъёмов на задней панели материнской карты. Чем их больше, тем соответственно лучше, так как практически все существующие дополнительные устройства имеют именно USB разъём для подключения к компьютеру, а именно: клавиатуры, мышки, флешки, мобильный телефон, Wi-Fi адаптер, принтер, внешний жёсткий диск, модем и т.п. Чтобы задействовать все эти устройства необходимо достаточное количество разъёмов для каждого устройства.

USB 3.0 — это новый стандарт передачи информации через USB интерфейс, скорость передачи данных достигает до 4.8 Гб/с.

Звук

Каждая материнская плата имеет звуковой контроллер. Если вы любитель послушать музыку, то рекомендуем выбирать материнскую плату с большим количеством звуковых каналов.

• 2.0 – звуковая карта поддерживает стереозвук, две колонки или наушники;
• 5.1 – звуковая карта поддерживает аудиосистему объёмного звука, а именно 2 передних динамика, 1 центральный канал, 2 задних динамика и сабвуфер;
• 7.1 – поддержка системы объёмного звука, имеет такую же архитектуру как для работы системы 5.1, только добавляются боковые динамики.

Если материнская карта имеет поддержку многоканальной аудиосистемы, то вы с лёгкостью сможете построить домашний кинотеатр на основе компьютера.

Дополнительные функции

Вентиляторы можно подключить к любой материнской плате, которая имеет разъёмы для вентиляторов (кулеров), для обеспечения надёжного и хорошего охлаждения всех внутренних комплектующих в системном блоке. Рекомендуется наличие нескольких таких разъёмов.

Ethernet — это контроллер, установленный на материнской плате, с помощью него осуществляется подключение к интернету.

Если вы планируете активно пользоваться интернетом, и ваш Интернет-провайдер поддерживает скорость в 1 Гбит/с, то покупайте материнскую плату с поддержкой такой скорости.

А вообще, если вы покупаете материнскую плату на довольно длительный промежуток времени, и в ближайшие 3 года не планируете её менять, то лучше сразу брать карту с поддержкой гигабитной сети, учитывая темпы развития технологий.

Wi-Fi встроенный модуль, понадобится поэтому если у вас есть WI-FI роутер. Купив такую материнскую плату, вы избавитесь от лишних проводов, но правда вай-фай не сможет порадовать вас высокой скоростью, как Ethernet.

Bluetooth — весьма полезная штука, так как благодаря блютуз контролеру Вы сможете не только загружать контент с компьютера на свой мобильный телефон, а так же подключить беспроводные мышку и клавиатуру и даже Bluetooth-гарнитуру, тем самым избавившись от проводов.

RAID контроллер — с ним можно не бояться за сохранность файлов на компьютере в случае поломки винчестера. Для включения этой технологии необходимо установить. как минимум 2 одинаковых жестких диска в режиме зеркала, и все данные с одного накопителя будут автоматически копироваться на другой.

Твердотельные конденсаторы — это использование более стойких к нагрузке и температуре конденсаторов, содержащих полимер. У них больший срок службы и они лучше переносят высокую температуру. Практически все производители уже перешли на них при изготовлении материнских плат.

Цифровая система питания — обеспечивает питание процессора и остальной схемы без перепадов и в достаточном объеме. На рынке присутствуют как дешевые цифровые блоки, которые ничем не лучше аналоговых, так и более дорогие и умелые. Понадобится, если у Вас слабый блок питания или некачественная электросеть, и Вы не пользуетесь UPS, или будете разгонять процессор.

Кнопки для быстрого разгона — позволяют повышать частоту шины или подаваемое напряжение одним нажатием. Будет полезна оверклокерам.

Защита от статического напряжения — эта проблема кажется несущественной, пока вы зимой не потянитесь к своему любимцу, предварительно сняв свитер. И хотя это происходит так нечасто, все же очень обидно сжечь плату одним неосторожным движением.

Military Class —  это прохождение тестирования платы в условиях повышенной влажности, сухости, холода, жары, перепада температуры и других стресс-тестов. Если материнская плата прошла все эти тесты, значит вывести из строя может разве что разряд молнии. Существую разные классы, отличающиеся набором пройденных испытаний.

Многобиосность сохранит Вам деньги и нервы после неудачных опытов с BIOS или UEFI. В противном случае, вы получаете нерабочую плату. И для ее восстановления понадобится найти другую рабочую материнскую плату, желательно такого же типа. В многобиосных платах можно просто переключиться на резервную UEFI. В некоторых платах это реализовано как откат до изначального UEFI. Очень пригодится для любителей экспериментов.

«Разогнанные» порты USB или LAN — это технология, встречающаяся практически на всех материнских платах. Заключается в том, что скорость USB увеличивается только при определенных условиях. А увеличение скорости сети LAN вы заметите только при уменьшении pingа в сетевых играх

Источник: http://itcom.in.ua/kak-vybrat-materinskuyu-platu/

Частота процессора, системной шины и шин периферийных устройств

Материнская плата

Основной частью любой компьютерной системы является материнская плата с главным процессором и поддерживающими его микросхемами. Существуют платы содержащие всю схему компьютера (одноплатные). В противоположность одноплатным, в шиноориентированых компьютерах системная плата реализует схему минимальной конфигурации, остальные функции реализуются с помощью многочисленных дополнительных плат.

Все компоненты материнской платы соединяются шиной. В системной плате нет видеоадаптера, некоторых видов памяти и средств связи с дополнительными устройствами. Эти устройства (платы расширения) добавляются к системной плате путем присоединения к шине расши рения, которая является частью системной платы.

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM, и показана в августе 1981 года (PC-1). В 1983 году появился компьютер с увеличенной системной платой (PC-2). Максимум, что могла поддерживать PC-1 без использования плат расширения — 64К памяти. PC-2 имела уже 256К, но наиболее важное различие заключалось в программировании двух плат. Системная плата PC-1 не могла без корректировки поддерживать наиболее мощные устройства расширения, таких, как жесткий диск и улучшенные видеоадаптеры.

Материнская плата — это комплекс различных устройств поддерживающий работу системы в целом.

Обязательными атрибутами материнской платы являются:

• базовый процессор,
• оперативная память,
• системный BIOS,
• контролер клавиатуры,
• разъемы расширения.

Материнская плата внутри компьютера — главная монтажная деталь, к которой крепятся остальные компоненты.

По внешнему виду материнской платы можно определить, какие нужны процессор, память и дополнительные устройства, вставляемые во внешние порты и гнезда компьютера.

По размерам материнские платы в общем случае можно разделить на три группы.

• Раньше все материнские платы имели размеры 8,5/11 дюймов.
• В XT размеры увеличились на 1 дюйм
• В AT размеры возросли еще больше.

Часто речь может идти о “зеленых” платах (green mothеrboard). Сейчас выпускаются только такие платы. Данные системные платы позволяют реализовать несколько экономичных режимов энергопотребления (в том числе, так называемый “sleep”, при котором отключается питание от компонентов компьютера, которые в данный момент не работают).

Частота процессора, системной шины и шин периферийных устройств

Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться. Для согласования быстродействия на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Рис.1. Логическая схема системной платы

Cеверный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины — 100 МГц).

К северному мосту подключается шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств.

Частота контроллеров меньше частоты системной шины, например, если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI обычно в три раза меньше — 33 МГц.

Контроллеры периферийных устройств (звуковая плата, сетевая плата, SCSI-контроллер, внутренний модем) устанавливаются в слоты расширения системной платы.

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины, связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт), соединенная с северным мостом и имеющая частоту, в несколько раз большую, чем шина PCI.

Устройства хранения информации (жесткие диски, CD-ROM, DVD-ROM) подключаются к южному мосту по шине UDMA (Ultra Direct Memory Access — прямое подключение к памяти).

Мышь и внешний модем подключаются к южному мосту с помощью последовательных портов, которые передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как COM1 и COM2, а
аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.

Принтер подключается к параллельному порту, который обеспечивает более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, так как передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LTP, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней панели системного блока.

Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств. Клавиатура подключается обычно с помощью порта PS/2.

:

Источник: http://csaa.ru/chastota-processora-sistemnoj-shiny-i-shin/

Шина процессора

ПодробностиРодительская категория: Системные платы Категория: Типы, назначение и функционирование шин

Шина процессора — соединяет процессор с северным мостом или контроллером памяти MCH.

Она работает на частотах 66–200 МГц и используется для передачи данных между процессором и основной системной шиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения.

Схема взаимодействия шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7) показано на рисунке.

На этом рисунке четко видна трехуровневая архитектура, в которой на самом верхнем уровне иерархии находится шина процессора, далее следует шина PCI и за ней шина ISA. Большинство компонентов системы подключается к одной из этих трех шин.

В системах, созданных на основе процессоров Socket 7, внешняя кэш-память второго уровня установлена на системной плате и соединена с шиной процессора, которая работает на частоте системной платы (обычно от 66 до 100 МГц). Таким образом, при появлении процессоров Socket 7 с более высокой тактовой частотой рабочая частота кэш-памяти осталась равной сравнительно низкой частоте системной платы.

Например, в наиболее быстродействующих системах Intel Socket 7 частота процессора равна 233 МГц, а частота шины процессора при множителе 3,5х достигает только 66 МГц. Следовательно, кэш-память второго уровня также работает на частоте 66 МГц. Возьмем, например, систему Socket 7, использующую процессоры AMD K6-2 550, работающие на частоте 550 МГц: при множителе 5,5х частота шины процессора равна 100 МГц.

Следовательно, в этих системах частота кэш-памяти второго уровня достигает только 100 МГц.

Кроме того, кэш-память второго уровня была перенесена с системной платы непосредственно в процессор и соединена с ним с помощью встроенной шины.

Теперь эта шина стала называться шиной переднего плана (Front-Side Bus — FSB), однако я, согласно устоявшейся традиции, продолжаю называть ее шиной процессора.

Включение кэш-памяти второго уровня в процессор позволило значительно повысить ее скорость. В современных процессорах кэш-память расположена непосредственно в кристалле процессора, т.е. работает с частотой процессора.

В более ранних версиях кэш-память второгоуровня находилась в отдельной микросхеме, интегрированной в корпус процессора, и работала с частотой, равной 1/2, 2/5 или 1/3 частоты процессора.

Однако даже в этом случае скорость интегрированной кэш-памяти была значительно выше, чем скорость внешнего кэша, ограниченного частотой системной платы Socket 7.

В системах Slot 1 кэш-память второго уровня была встроена в процессор, но работала только на его половинной частоте. Повышение частоты шины процессора с 66 до 100 МГц привело к увеличению пропускной способности до 800 Мбайт/с. Следует отметить, что в большинство систем была включена поддержка AGP.

Частота стандартного интерфейса AGP равна 66 МГц (т.е. вдвое больше скорости PCI), но большинство систем поддерживают порт AGP 2x, быстродействие которого вдвое выше стандартного AGP, что приводит к увеличению пропускной способности до 533 Мбайт/с.

В системах Pentium III и Celeron разъем Slot 1 уступил место гнезду Socket 370.

Это было связано главным образом с тем, что более современные процессоры включают в себя встроенную кэш-память второго уровня (работающую на полной частоте ядра), а значит, исчезла потребность в дорогом корпусе, содержащем несколько микросхем.

Скорость шины процессора увеличилась до 133 МГц, что повлекло за собой повышение пропускной способности до 1066 Мбайт/с. В современных системах используется уже AGP 4x со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с.

Шина процессора на основе hub-архитектуры

Обратите внимание на hub-архитектуру Intel, используемую вместо традиционной архитектуры “северный/южный мост”.

В этой конструкции основное соединение между компонентами набора микросхем перенесено в выделенный hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с (вдвое больше, чем у шины PCI), что позволило устройствам PCI использовать полную, без учета южного моста, пропускную способность шины PCI. Кроме того, микросхема Flash ROM BIOS, называемая теперь Firmware Hub, соединяется с системой через шину LPC.

Как уже отмечалось, в архитектуре “северный/южный мост” для этого использовалась микросхема Super I/O. В большинстве систем для соединения микросхемы Super I/O вместо шины ISA теперь используется шина LPC. При этом hub-архитектура позволяет отказаться от использования Super I/O.

Порты, поддерживаемые микросхемой Super I/O, называются традиционными (legacy), поэтому конструкция без Super I/O получила название нетрадиционной (legacy-free) системы. В такой системе устройства, использующие стандартные порты, должны быть подсоединены к компьютеру с помощью шины USB. В этих системах обычно используются два контроллера и до четырех общих портов (дополнительные порты могут быть подключены к узлам USB).

В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция Socket A, в которой используются более быстрые по сравнению с Socket 370 процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция “северный/южный мост”.

Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота которой достигает 333 МГц (пропускная способность — 2664 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживают такую же пропускную способность (т.е. 2664 Мбайт/с).

Также следует заметить, что большинство южных мостов включает в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge (суперъюжный мост).

Также обратите внимание на двухканальные модули PC3200 (DDR400), пропускная способность которых (3200 Мбайт/с) соответствует пропускной способности шины процессора, что позволяет максимально повысить производительность системы.

В более производительных системах, включающих в себя шину с пропускной способностью 6400 Мбайт/с, используются двухканальные модули DDR400 с тактовой частотой 400 МГц, благодаря чему общая пропускная способность шины памяти достигает 6400 Мбайт/с.

Процессоры с частотой шины 533 МГц могут использовать парные модули памяти (PC2100/DDR266 или PC2700/DDR333) в двухканальном режиме для достижения пропускной способности шины памяти 4266 Мбайт/с. Соответствие пропускной способности шины памяти рабочим параметрам шины процессора является условием оптимальной работы.

Процессор Athlon 64, независимо от типа гнезда (Socket 754, Socket 939 или Socket 940), использует высокоскоростную архитектуру HyperTransport для взаимодействия с северным мостом или микросхемой AGP Graphics Tunnel.

Первые наборы микросхем для процессоров Athlon 64 использовали версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/800 МГц, однако последующие модели, предназначенные для поддержки процессоров Athlon 64 и Athlon 64 FX в исполнении Socket 939, используют более быструю версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/1 ГГц.

Наиболее заметным отличием архитектуры Athlon 64 от всех остальных архитектур ПК является размещение контроллера памяти не в микросхеме северного моста (или микросхеме MCH/GMCH), а в самом процессоре. Процессоры Athlon 64/FX/Opteron оснащены встроенным контроллером памяти.

Благодаря этому исключаются многие “узкие места”, связанные с внешним контроллером памяти, что положительно сказывается на общем быстродействии системы.

Главный недостаток этого подхода состоит в том, что для добавления поддержки новых технологий, например памяти DDR2, придется изменять архитектуру процессора.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально возможной скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Большинство процессоров Pentium имеют 64-разрядную шину данных, поэтому за один цикл по шине процессора передается 64 бит данных (8 байт).

Тактовая частота, используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю.

Шина FSB, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.

Пропускная способность шины процессора

Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 бит, или 8 байт, для Celeron/Pentium III/4 или Athlon/Duron/ Athlon XP/Athlon 64) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).

Например, при использовании процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3,6 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 800 МГц, максимальная мгновенная скорость передачи данных будет достигать примерно 6400 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:
800 МГц × 8 байт (64 бит) = 6400 Мбайт/с.

Для более медленной системы Pentium 4:533,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 4266 Мбайт/с;

400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с.

Для системы Athlon XP (Socket A) получится следующее:400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с;333 МГц × 8 байт (64 бит) = 2667 Мбайт/с;

266,66 МГц × 8 байт (64 бит) = 2133 Мбайт/с.

Для системы Pentium III (Socket 370):133,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 1066 Мбайт/с;

100 МГц × 8 байт (64 бит) = 800 Мбайт/с.

Максимальную скорость передачи данных называют также пропускной способностью шины (bandwidth) процессора.

Источник: http://perscom.ru/system-plates/46-funkcianirovanie-shin/188-shina-cpu

Шина FSB — Front Side Bus и её последователи

FSB — наверняка, многие пользователи не раз слышали о таком компьютерном термине. Это название носит один из важнейших компонентов материнской платы – системная шина.

Назначение шины FSB

Как известно, сердцем любого персонального компьютера является центральный процессор. Но не только процессор определяет архитектуру ПК. Она также во многом зависит и от используемого на материнской плате набора вспомогательных микросхем (чипсета).

Кроме того, процессор не может функционировать и без внутренних шин, представляющих собой набор сигнальных проводников на системной плате. В функции шин входит передача информации между различными устройствами компьютера и центральным процессором.

Пожалуй, наиболее важной из шин, от которой больше всего зависит производительность компьютера, является шина FSB. Аббревиатура FSB расшифровывается как Front Side Bus, что можно перевести как «передняя» шина. В основные функции шины входит передача данных между процессором и чипсетом. Точнее говоря, FSB располагается между процессором и микросхемой «северного моста» материнской платы, где находится контроллер оперативной памяти.

https://www.youtube.com/watch?v=0tlSeVm—g0

Связь же между северным мостом и другой важной микросхемой чипсета, называемой «южным мостом» и содержащей контроллеры устройств ввода-вывода, в современных компьютерах обычно осуществляется при помощи другой шины, которая носит наименование Direct Media Interface.

Как правило, процессор и шина имеют одну и ту же базовую частоту, которая называется опорной или реальной. В случае процессора его конечная частота определяется произведением опорной частоты на определенный множитель. Вообще говоря, реальная частота FSB обычно является основной частотой материнской платы, при помощи которой определяются рабочие частоты всех остальных устройств.

В большинстве старых компьютеров реальная частота системной шины определяла и частоту оперативной памяти, однако сейчас память часто может иметь и другую частоту – в том случае, если контроллер памяти располагается в самом процессоре. Кроме того, следует иметь в виду, что реальная частота шины не эквивалентна ее эффективной частоте, которая определяется количеством передаваемых бит информации в секунду.

В настоящее время данная шина считается устаревшей и постепенно заменяется более новыми – QuickPath и HyperTransport. Системная шина QuickPath является разработкой фирмы Intel, а HyperTransport – компании AMD.

Front Side Bus в традиционной архитектуре чипсета

QuickPath

Шина QuickPath Interconnect (QPI) была разработана Intel в 2008 г. для замены традиционной шины FSB. Первоначально QPI использовалась в компьютерах на основе процессоров Xeon и Itanium. Разработка QPI была призвана бросить вызов уже использовавшейся в течение некоторого времени в чипсетах AMD шине Hypertransport.

Хотя QPI принято называть шиной, тем не менее, ее свойства существенно отличаются от свойств традиционной системной шины, и по своему устройству она представляет собой проводное соединение типа interconnect. QPI является неотъемлемой частью технологии, которую Intel называет архитектурой QuickPath.

Всего QPI имеет в своем составе 20 линий данных, а общее количество проводников шины QPI равно 84. Как и Hypertransport, технология QuickPath подразумевает, что контроллер памяти встроен в сам центральный процессор, поэтому она используется лишь для связи процессора с контроллером ввода-вывода.

Шина QuickPath может работать на частотах в  2.4, 2.93, 3.2, 4.0 или 4.8 ГГц.

Схема расположения QuickPath Interconnect

Hypertransport

Шина Hypertransport является разработкой AMD. Hypertransport имеет рабочие характеристики, сближающие ее с шиной QuickPath, но при этом она была создана на несколько лет раньше последней.

Шину отличают оригинальные архитектура и топология, совершенно непохожие  на архитектуру и топологию FSB. В основе шины Hypertransport лежат такие составные элементы, как тоннели, мосты, линки и цепи.

Архитектура шины призвана исключить узкие места в схеме соединений между отдельными устройствами материнской платы и передавать информацию с высокой скоростью и небольшим количеством задержек.

Схема расположения шины Hypertransport

Direct Media Interface

Пару слов стоит сказать и о такой разновидности системной шины, как Direct Media Interface (DMI). DMI предназначена для соединения между двумя основными микросхемами чипсета – северным и южным мостами. Впервые шина типа DMI была использована в чипсетах Intel в 2004 г.

Шина DMI имеет свойства архитектуры, объединяющие ее с такой шиной для подключения периферийных устройств, как PCI Express. В частности, DMI использует линии с последовательной  передачей данных, а также имеет отдельные проводники для передачи и приема данных.

Место DMI (обозначена красным) в архитектуре компьютера.

Оригинальная реализация DMI обеспечивала передачу данных до 10 ГБит/c в каждом направлении. Современная же версия шины, DMI 2.0, может поддерживать скорость в 20 ГБ/c в обоих направлениях. Многие мобильные версии DMI имеют вдвое меньшее количество сигнальных линий по сравнению с версиями DMI для настольных систем.

Заключение

Системная шина является своеобразной кровеносной «артерией» любого компьютера, обеспечивающей передачу данных от «сердца» материнской платы – процессора к остальным микросхемам материнской платы и, прежде всего, к северному мосту, управляющем работой оперативной памяти.

В настоящее время в различных архитектурах материнских плат можно встретить как традиционную шину FSB, так и имеющие сложные топологии высокоэффективные шины Hypertransport и QPI.

Характеристики, производительность и архитектура системной шины являются важными факторами, которые определяют потенциальные возможности компьютера.

Источник: https://biosgid.ru/osnovy-ustrojstva-pk/sistemnaya-shina-fsb-a-tak-zhe-dmi-qpi-hypertransport.html