Системная шина — что это?
Итак, между чипсетом и центральным процессором данные передаются с частотой, превышающей частоту шины FSB в 4 раза. Почему только в 4 раза, см. абзац выше. Получается, если на коробке указано 1600 МГц (эффективная частота), в реальности частота будет составлять 400 МГц (фактическая). В дальнейшем, когда речь пойдет о разгоне процессора (в следующих статьях), вы узнаете, почему необходимо обращать внимание на этот параметр. А пока просто запомните, чем больше значение частоты, тем лучше.
Кстати, надпись «O.C.» означает, буквально «разгон», это сокращение от англ. Overclock, то есть это предельно возможная частота системной шины, которую поддерживает материнская плата. Системная шина может спокойно функционировать и на частоте, существенно ниже той, что указана на упаковке, но никак не выше нее.
Как видно из рисунка, Front-side bus (самая жирная линия) по-сути соединяет только процессор и чипсет, а уже от чипсета идет несколько разных шин в других направлениях: PCI, видеоадаптера, ОЗУ, USB. И совсем не факт, что рабочие частоты этих подшин должны быть равны или кратны частоте FSB, нет, они могут быть абсолютно разные. Однако, в современных процессорах часто контроллер ОЗУ перемещается из северного моста в сам процессор, в таком случае получается, что отдельной магистрали ОЗУ как бы не существует, все данные между процессором и оперативной памятью передаются по FSB напрямую с частотой, равной частоте FSB.
Вы всё ещё меряете FSB сотнями?
Очень многие именно так и поступают последние 15-20 лет. Сотня или больше.
Что есть, Front Side Bus (FSB, системная шина)?
Шина, обеспечивающая соединение между x86/x86-64-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами. Её опроная частота используется, с мультипликатором, процессором.
Весь инструментарий(я знаком с HwInfo64 и CPU-Z) именно на это (сотни) и заточен. Но вот, появился у меня процессор на котором я вижу частоту шины 25МГц.
И вроде все по честному, пару лет назад именно на них и перешли в АМД(Precision Boost), ими удобно точнее выставлять верхнюю границу рабочей частоты для ЦПУ. Но, тем не менее все (HwInfo64 и CPU-Z) продолжают показывать рабочую частоту исходя из 100МГц?! Поэтому мы видим очень подозрительную рабочую частоту ЦПУ. При заявленной 1500-1000МГц, процессор странным образом работает на 400-600МГц. Прокольчик.
Причем этот множитель влияет и на частоту работы памяти, по крайней мере на её отображаемые в тулсах параметры.
Само собой мысли сразу полетели в сторону ProcHot и ThermalThrottling. Но нет, с ними все было в порядке.
Ладно бы, эти «фальшивые» цифры рабочих частот, были только на моем «железе». Но нет, они же вылазят и на референсных платах(Bilby) от АМД. А датой выхода, этих процессоров на рынок, был первый квартал 2020-го.
Причем тесты на производительность, не показывают проседания. Рабочая частота как и заявлено 1500-1000МГц.
Бардак с частотами дополняется тем, что в настройках процессора присутствуют все цифры частот и 25 и 100МГц. И даже немного больше))). Так, например, для REFCLK существует еще и частота 27 МГц. Причем она заявлена как активная на момент после RESET. Тем не менее, всё время в течении выполнения UEFI, активна частота 25МГц. Но фокус, в Виндовс, мы снова видим в регистрах… 27МГц!
Хотя, документация от АМД, это совсем другая история. У АМД на нее никогда времени не хватало. Имеем, что имеем. И тому радуемся.
Так о чем же была статья? А не поверите, хочу инструментарий показывающий правду о железе. Вот и на жизнь жалуюсь. Хотя с такой документацией, которой радуют процессоростроители, ждать его прийдется еще не один год. Или, может вы знаете такой инструментарий? Тогда делитесь ссылками в комментариях!
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
FSB (Front-side Bus)
Наиболее часто можно встретить систему организации внешнего интерфейса процессора, которая предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, носящая название FSB, соединяет процессор (порой два процессора, четыре или даже больше) и системный контроллер, который обеспечивает доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Этот системный контроллер обычно называется «северным мостом» (от англ. Northbridge). Он, наряду с «южным мостом» (от англ. Southbridge), входит в состав набора системной логики, который, однако, чаще фигурирует под названием «чипсет» (от англ. Chipset).
Системный контроллер имеет в своём составе контроллер ОЗУ (в некоторых современных персональных компьютерах контроллер ОЗУ встроен в микропроцессор), а также контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства. Получил распространение подход, при котором к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI Express 16x, а менее производительные устройства (микросхема BIOS’а, устройства с шиной PCI) подключаются к «южному мосту».
Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом.
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.
Содержание
Северный мост
Северный мост начал именоваться именно так из-за своего расположения на материнской плате. Он представляет собой микрочип, визуально расположенный «под» процессором, однако в верхней части материнской платы, как бы в «северной» ее части. Системный контроллер служит для передачи команд центрального процессора к оперативной памяти, и видеоконтроллеру (в случае встроенного видеоконтроллера, северный мост, производимый компанией Intel, именуется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub), а также конвертацию этих команд в форму, необходимую для обращения к оперативной памяти. Порой, для увеличения потенциальной производительности системы, к северному мосту подключаются наиболее производительные периферийные устройства, например, видеокарты с шиной PCI Express, а менее производительные устройства (BIOS, устройства PCI, интерфейсы устройств хранения информации, ввода и т. п.) могут подключаться к так называемому южному мосту. Северный мост соединен с материнской платой посредством согласующего интерфейса, также контроллер соединяется шиной и с южным мостом.
Северным мостом определяются параметры (пропускная способность, частота, а также тип): системной шины, оперативной памяти (тип используемой памяти, а также ее максимальный объем), подключенного видеоконтроллера (режим работы, возможность использования SLI (от англ. Scalable Link Interface, что означает «масштабируемый интерфейс» и фактически означает возможность работы 2 (3 — 3-Way SLI, или даже 4 — Quad SLI) видеоадаптеров одновременно, что чрезвычайно повышает производительность видео). В настоящее время в процессорах серии Core i-x с разъемом LGA 1156 северный мост встроен в процессор и связывается с ядрами по внутренней шине QPI со скоростью соединения 2.5^109 операций в секунду. Из факта поглощения процессором северного моста вытекает неактуальность использования шины FSB и внешней шины QPI в подобных системах.
Южный мост
Еще одним компонентом чипсета является функциональный контроллер ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH), так называемый южный мост, служащий для связи центрального процессора (через северный мост) с устройствами, не столь критичными к скорости взаимодействия:
Основные параметры FSB некоторых процессоров
| Процессор | Частота FSB, МГц | Тип FSB | Теоретическая пропускная способность FSB, Мб/с |
|---|---|---|---|
| Intel Pentium III | 100/133 | AGTL+ | 800/1066 |
| Intel Pentium 4 | 100/133/200 | QPB | 3200/4266/6400 |
| Intel Pentium D | 133/200 | QPB | 4266/6400 |
| Intel Pentium 4 EE | 200/266 | QPB | 6400/8533 |
| Intel Core | 133/166 | QPB | 4266/5333 |
| Intel Core 2 | 200/266 | QPB | 6400/8533 |
| AMD Athlon | 100/133 | EV6 | 1600/2133 |
| AMD Athlon XP | 133/166/200 | EV6 | 2133/2666/3200 |
| AMD Sempron | 800 | HyperTransport | 6400 |
| AMD Athlon 64 | 800/1000 | HyperTransport | 6400/8000 |
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Front-side bus
Front Side Bus – шина, посредством которой можно организовать соединение x86-совместимых центральных процессоров с внутренними устройствами системного блока такими как: оперативная память, порты ввода-вывода, видеокарта, жесткий диск и др. компьютера. [1] Обычно современный ПК на базе x86-64 совместимого микропроцессора устроен следующим образом: микропроцессор через Front Side Bus подключается к системному контроллеру, который обычно называют «North Bridge». [2] В составе системного контроллера имеется контроллер оперативные запоминающие устройства, и контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства. Cамый распространенный подход, при котором к «North Bridge» подключаются более производительные периферийные устройства, например, видеокарты, а менее производительные устройства подключаются к так называемому «South Bridge», который соединяется с северным мостом специальной шиной. Набор из «South Bridge» и «North Bridge» называют набором системной логики, но чаще применяется калька с английского языка «Chipset».
Содержание
История
Front side bus был частью компьютерной архитектуры, с тех пор, как начали использовать больше памяти, чем может процессор разумно использовать.
Современные шины FSB выступают в качестве магистрали между процессором и чипсетом. Как правило, через соединение двух микросхем – так называемый северный мост и так называемый южный мост, чипсет, также, является связующим пунктом для все другие шины системы. Эти вторичные системные шины работают на скоростях, производных от скорости FSB шины. Название Front side bus, возможно, исчезнет. Новым названием станет «Central connecting point for all system devices and the CPU» (центральное соединительная точка для всех системных устройств и центрального процессора).
Влияние на производительность компьютера
Частота, с которой работает центральный процессор, в некоторых случаях определяется путем применения тактового умножителя к скорости Front-side bus (FSB). Например, процессор, работающий на частоте 3200 МГц, может использовать FSB 400 МГц. Это означает, что процессор настроен на работу с частотой, в 8 раз превышающей частоту FSB: 400 МГц × 8 = 3200 МГц. Различные скорости процессора достигаются путем изменения частоты FSB.
Установка скорости FSB напрямую связана со скоростью памяти, которую должна использовать система. Шина памяти соединяет «North Bridge» и оперативную память так же, как FSB соединяет процессор и «North Bridge». Часто эти две шины должны работать с одинаковой частотой. Увеличение FSB до 450 МГц в большинстве случаев также означает запуск памяти на 450 МГц.
В более новых системах, можно увидеть отношения памяти «4 : 5» и тому подобное. Память будет работать в 5/4 раза быстрее, то есть шина 400 МГц может работать с памятью на 500 МГц. Из-за различий в архитектуре процессора и системы, общая производительность системы может изменяться неожиданным образом с различными соотношениями FSB к памяти.
Скорость передачи
Front Side Bus
Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом.
Каждая из вторичных шин работает на своей частоте (которая может быть как выше, так и ниже частоты FSB). Иногда частота вторичной шины является производной от частоты FSB, иногда задаётся независимо.
Содержание
Параметры FSB у некоторых микропроцессоров [ ]
| Процессор | частота FSB | Тип FSB | Теоретическая пропускная способность |
|---|---|---|---|
| Pentium II | 66 / 100 МГц | GTL+ | 533 / 800 МБ/с |
| Pentium III | 100 / 133 МГц | AGTL+ | 800 / 1066 МБ/с |
| Pentium 4 | 100 / 133 / 200 МГц | QPB | 3200 / 4266 / 6400 МБ/с [1] |
| Pentium M | 100 / 133 МГц | QPB | 3200 / 4266 МБ/с [1] |
| Pentium D | 133 / 200 МГц | QPB | 4266 / 6400 МБ/с [1] |
| Pentium 4 EE | 200 / 266 МГц | QPB | 6400 / 8533 МБ/с [1] |
| Intel Core | 133 / 166 МГц | QPB | 4266 / 5333 МБ/с [1] |
| Intel Core 2 | 200 / 266 / 333 / 400 МГц | QPB | 6400 / 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [1] |
| Xeon — ядро P6 | 100 / 133 МГц | GTL+ | 800 / 1066 МБ/с |
| Xeon — ядро NetBurst | 100 / 133 / 166 / 200 / 266 / 333 МГц | QPB | 3200 / 4266 / 5333 / 6400 / 8533 / 10660 МБ/с [1] |
| Xeon — ядро Penryn | 266 / 333 / 400 МГц | QPB | 8533 / 10660 / 12800 МБ/с [1] |
| Athlon | 100 / 133 МГц | EV6 | 1600 / 2133 МБ/с [2] |
| Athlon XP | 133 / 166 / 200 МГц | EV6 | 2133 / 2666 / 3200 МБ/с [2] |
| Почти все AMD K8 |
Athlon 64 / FX / Opteron
Turion 64 X2 / Phenom / Phenom II
Влияние на производительность компьютера [ ]
Частота процессора [ ]
Частоты, на которых работают центральный процессор и FSB, имеют общую опорную частоту, и в конечном счете определяются, исходя из их коэффициентов умножения (частота устройства = опорная частота * коэффициент умножения).
Память [ ]
Следует выделить два случая:
Контроллер памяти в системном контроллере [ ]
Спецификации стандартов системной шины чипсетов на сокете LGA-775 и оперативной памяти DDR3 SDRAM
| Стандартное название | Частота памяти, МГц | Время цикла, нс | Частота шины, МГц | Эффективная (удвоенная) скорость, млн. передач/с | Название модуля | Пиковая скорость передачи данных при 64-битной шине данных в одноканальном режиме, МБ/с |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DDR3‑800 | 100 | 10,00 | 400 | 800 | PC3‑6400 | 6400 |
| DDR3‑1066 | 133 | 7,50 | 533 | 1066 | PC3‑8500 | 8533 |
| DDR3‑1333 | 166 | 6,00 | 667 | 1333 | PC3‑10600 | 10667 |
| DDR3‑1600 | 200 | 5,00 | 800 | 1600 | PC3‑12800 | 12800 |
| DDR3‑1866 (O.C.) | 233 (O.C.) | 4,29 (O.C.) | 933 (O.C.) | 1866 (O.C.) | PC3‑14900 (O.C.) | 14933 (O.C.) |
O.C. — в режиме overclocking (разгона)
Поскольку процессор работает с памятью через FSB, то производительность FSB является одним из важнейших параметров такой системы.
На современных персональных компьютерах, начиная с сокета LGA 1366 частоты компьютерной шины, которая называется QuickPath Interconnect, и шины памяти могут различаться.
Контроллер памяти в процессоре [ ]
Современные процессоры имеют встроенный контроллер памяти, поэтому в них очень слабая зависимость производительности процессора от FSB.
Периферийные шины [ ]
Существуют системы, преимущественно старые, где FSB и периферийные шины ISA, PCI, AGP имеют общую опорную частоту, и попытка изменения частоты FSB не посредством её коэффициента умножения, а посредством изменения опорной частоты приведет к изменению частот периферийных шин, и даже внешних интерфейсов, таких, как Parallel ATA. На других системах, преимущественно новых, частоты периферийных шин не зависят от частоты FSB.
В системах с высокой интеграцией контроллеры памяти и периферийных шин могут быть встроены в процессор, и сама FSB в таких процессорах отсутствует принципиально. К таким системам можно отнести персональную платформу Intel LGA1156.