摸清速度的命脈 再談系統帶寬與速度

[psac]

　我們常常談論各種帶寬，比如記憶體帶寬、系統帶寬、網路帶寬等。

　　在購機的時候也要考慮到各種帶寬的搭配，否則會出現帶寬瓶頸等問題。究竟帶寬是什麼意思呢?

　　首先我們應該明白一些概念：

1.時鐘頻率（服務機構：MHz）：用公路交通作比喻，它就是汽車的行駛速度。

2.資料總線位數（服務機構：bit）：可以看做是公路的寬度。

3.資料帶寬（服務機構：MB/s）：可以把它看作是服務機構時間的車流量。

　　那麼，資料帶寬=時鐘頻率×資料總線位數÷8

　　下面我們用傳統的南北橋晶片組結構為例，分析一下系統帶寬：

一、北橋部分

　　北橋晶片的功能比較強大，它主要負責聯繫CPU和控制記憶體，作用是在CPU與PCI總線、DRAM、AGP之間建立通信接頭。它提供對CPU類型、主頻、記憶體類型及容量、PCI、AGP插槽等硬體設備的支持。那麼CPU、記憶體、顯示卡與北橋連接的帶寬大小也就很重要了。

1.前端總線帶寬

　　系統前端總線也叫FSB（Front Side Bus），它是CPU和主機板的北橋晶片或者MCH（記憶體控制集線器）之間的資料通道。它的速度（頻率）高低影響CPU訪問記憶體的速度。

　　對P4 3.2C GHz的CPU來說，前端總線頻率為800MHz，前端總線帶寬=前端總線頻率×64bit÷8=800MHz×64bit÷8=6.4GB/s。對於Althon XP 3200+ 來說，前端總線為400MHz，前端總線帶寬=400MHz×64bit÷8=3.2GB/s。

2.記憶體帶寬

　　記憶體是整個電腦資料交換的中樞，最容易成為系統帶寬的瓶頸。記憶體帶寬=記憶體頻率×64bit/8。目前，雙通道DDR400的帶寬=400MHz×2×64bit÷8=6.4GB/s，它剛好能滿足800MHz前端總線CPU的需求。
3.顯示記憶體帶寬

　　AGP接頭目前已發展到AGP 8×，其帶寬=顯示記憶體頻率×顯示記憶體位寬÷8=66MHz×32bit×8÷8=2.1GB/s 它是顯示卡與CPU、記憶體交換資料的接頭。在電腦工作中，CPU將原始資料通過AGP接頭讀入顯示記憶體，再向顯示晶片發出處理指令，這時顯示晶片再對資料進行處理，顯示記憶體和記憶體有著相似的作用，也是資料的交換中心，顯示記憶體帶寬的大小直接影響著顯示卡的效能。

　　以GeForce FX 5950 Ultra為例，其顯示記憶體頻率為950MHz，顯示記憶體位寬256bit，顯示記憶體帶寬=950MHz×256bit÷8=30.4GB/s。即使是GeForce FX 5200為例，其顯示記憶體頻率為400MHz，顯示記憶體位寬128bit，顯示記憶體帶寬=400MHz×128bit÷8=6.4GB/s。而AGP 8×的2.1GB/s顯然是吃不消的。

二、南橋部分

　　一台電腦的擴展功能是否強大就取決於南橋晶片。南橋晶片主要連接PCI設備（音效卡、網路卡、Modem等）、IDE設備（硬碟、光碟）、軟式磁碟機及各種接頭（並/串列阜、PS/2、紅外、USB2.0、IEEE1394等）等擴展設備。這些設備分為兩種：一種是中斷設備，一種是DMA設備。

　　中斷設備在工作之前要向CPU發出中斷請求，CPU進行中斷處理（此時CPU將暫停其他工作，轉去執行中斷），CPU在同一時刻只能處理一個中斷，其他中斷要排隊等待處理。這樣的設備主要是PCI設備、通過各種接頭連接的設備和IDE設備。

　　DMA設備能直接訪問記憶體，其資料交換由DMA控制器來完成，像這樣的設備主要有開啟DMA模式的硬碟和光碟。

三、南北橋橋接總線
目前，在Intel方面，Intel的晶片組不論是845系列還是875系列，它們的南北橋橋接總線帶寬一直都是266MB/s；VIA的晶片組最高能提供533MB/s帶寬；SiS的晶片組最高能提供1GB/s帶寬。而AMD平台方面，VIA的晶片組能提供533MB/s帶寬；NVIDIA的nForce 2晶片組提供800MB/s帶寬；SiS的主機板能提供1GB/s帶寬。隨著電腦向著多媒體方向的進一步發展，其南橋晶片組的功能將日益強大，其峰值帶寬的需求也會越來越高，所以南北橋橋接總線帶寬是個不容忽視的問題。

四、換個角度看問題

　　其實，上面說的參數都是理論值，而且一台電腦幾乎不可能讓各個設備都工作在峰值帶寬上。這樣，理論上沒有瓶頸的系統在更多的情況下卻浪費了帶寬資源。理論值終歸是理論值，它和實際之間有很大的差距。譬如AGP 8×比AGP 4×在理論上快兩倍，但在實際中AGP 8×只有10%的效能提升。

　　而150MB/s傳輸速率的SATA硬碟其內部傳輸速率只有70MB/s左右，這就決定它在連續存取資料時最大只能達到70MB/s的速度。帶寬的瓶頸的出現與否與實際工作狀態有著密切的關係。我們不能一味的追求無瓶頸，有人說硬碟拖了電腦效能的後腿，但是如果硬碟的速度和記憶體一樣快，那要記憶體做什麼。完美的帶寬配合是不可能的，我們需要的是充分合理的利用好現有資源。

　　系統帶寬瓶頸是不可避免的，因為所有的技術都不是同步發展的，正是有了新的瓶頸，才有新技術的產生去解決瓶頸，各種硬體設備就是這樣互相促進來發展的，所以帶寬瓶頸會一直伴隨著電腦發展。

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