Что такое частота системной шины

Частота системной шины

FSB (англ. Front side bus , переводится как «системная шина») — компьютерная шина, обеспечивающая соединение между x86-совместимым центральным процессором и внешним миром.

Как правило, современный персональный компьютер на базе x86-совместимого микропроцессора устроен следующим образом: микропроцессор через FSB подключается к системному контроллеру (обычно системный контроллер персонального компьютера называют «северным мостом», англ. North Bridge ). 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 PCI) подключаются к т. н. «южному мосту» (англ. South Bridge ), который соединяется с северным мостом специальной шиной. Набор из «южного» и «северного» мостов часто называют чипсетом (англ. chipset ).

Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом.

Некоторые компьютеры имеют внешнюю кэш-память, подключенную через «заднюю» шину (англ. back side bus ), которая быстрее, чем FSB, но работает только со специфичными устройствами.

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.

Параметры FSB у некоторых микропроцессоров

1. ↑ Все типы системных шин (FSB) 64 разрядные.
2. ↑ 12345678 процессоры Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Pentium EE, Xeon, Intel Core и Intel Core 2 используют системную шину QPB (Quad Pumped Bus), передающую данные 4 раза за цикл.
3. ↑ 12 процессоры Athlon и Athlon XP используют FSB, передающую данные два раза за цикл (англ.Double data rate )

Влияние на производительность компьютера

Частота процессора

Частота, на которой работает центральный процессор, определяется исходя из частоты FSB и коэффициента умножения. Большинство современных процессоров имеют заблокированный коэффициент умножения, так что единственным способом разгона является изменение частоты FSB.

Память

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB, на современных персональных компьютерах частоты FSB и шины памяти могут различаться. Обычно, частота памяти выше и задается делителями по отношению к FSB. Самый часто встречающийся делитель- 4:3.

Периферийные шины

На старых системах частоты шин ISA, PCI, AGP задавались в соотношении с FSB (изменение частоты FSB приводило к изменению частоты шины), на новых системах частоты для каждой шины задаются отдельно.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Частота периодического процесса
• Частотная характеристика

Частота системной шины

Последний технологический параметр процессора, с которым нам придется столкнуться в рамках этой главы. Связан он уже с совершенно другим устройством — материнской платой. Шиной называется та аппаратная магистраль, по которой бегут от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины — тем больше данных поступает за единицу времени к процессору. Частота системной шины прямо связана и с частотой самого процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота — это и есть частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину. Например, частота процессора 500 МГц — это частота системной шины в 100 МГц умноженная на коэффициент 5.

Большинство дорогих моделей процессором Intel как раз и работает на частотах системной шины 100 и 133 МГц. А частота для «пасынков», ста­рых моделей Celeron, была искусственно снижена до 66 МГц. На такой частоте медленнее работает не только процессор, но и вся система. Правда, в конце 2000 года на рынке появились новые модели Celeron (от 800 МГц), поддерживающие частоту системной шины в 100 МГц. Но и Pentium 4 к этому времени перешел на новую частоту системной шины — 133 МГц, так что отставание дешевых процессоров от дорогих сохранилось.

Схожая ситуация наблюдается и у процессоров AMD — правда, последние за счет умения Вот так и объясняется парадокс — частоты процессоров одинаковы, ну а скорости работы компьютеров отличаются на десятки процентов. Правда, частенько отчаянные умельцы принудительно заставляют процессор работать на более высокой частоте системной шины, чем та, что предназначила для них сама природа вкупе с инженерами Intel. Это издевательство называется в компьютерных кругах «разгоном» и, в случае удачи, резко повышает производительность компьютера. Так, поднятие частоты системной шины для процессора Celeron-600 (коэффициент умножения 9) с 66 до 100 МГц не только «взбадривает» скорость обмена данными по системной шине, на и повышает скорость работы самого процессора до 900 МГц! Конечно, далеко не все процессоры выдерживают «разгон» — большинство в лучшем случае откажется работать, ну а в худшем — выйдет из строя.

Форм-фактор

То есть — тип исполнения процессора, его «внешности» и способа подключения к материнской платы.

Как правило, все элементы процессора расположены на одном и том же кристалле кремния — и лишь в редких случаях кэш-память второго уровня выносится за пределы процессора. Обычно процессоры первого типа — «все в одном» — квадратной формы (тип разъема «сокет»). Эдакий прямоугольный корпус с торчащими из него ножками-контактами. Процессоры второго типа куда более громоздки — обе микросхемы размещены на небольшой плате и надежно упрятаны в металлический кожух.

Обычно в формате «слот» выпускаются первые, пробные модели каждого нового поколения процессоров — позднее, по мере «обкатки» технологии производства, их производители переходят на более компактный и дешевый формат «сокет».

Еще не так давно — каких-нибудь пять лет назад — рынок не был избалован обилием форм-факторов: разные процессоры от разных фирм-производителей походили друг на друга, как две капли воды, и могли работать на одних и тех же материнских платах. Ситуация начала меняться в 1995 г., а сегодня мы наблюдаем уже настоящий «беспредел» многообразия несовместимых друг с другом форм-факторов: «удваивать» частоту шины работают, соответственно, на частоте 200 (старые модели Duron и Athlon) и 266 МГц.

3.3.2. Частота системной шины.

Этот технологический пара­метр процессора связан с системной платой. Поскольку системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой, то чем выше ча­стота шины — тем больше данных поступает за единицу времени к процессору.

Частота системной шины прямо связана и с частотой самого про­цессора через так называемый «коэффициент умножения».

Процес­сорная частота — это и есть частота системной шины, умноженная процессором на коэффициент. Например, частота процессора 3,2 ГГц — это частота системной шины в 800 МГц, умно­женная на коэффициент 4.

Например, одноядерные процессоры Intel 4 работали на частотах системной шины 400, 533, 667(процессор Xeon) и 800 МГц. Сейчас основными являются частоты 800 и 1600 МГц. Величина частот системной шины имеет тенденцию к увеличению, так например технология системной шины HyperTransport для многоядерных процессоров фирмы AMD предусматривает использование частоты до 2000 МГц.

3.3.3. Форм-фактор системной платы.

Форм-фактор, или типоразмер системной платы, определяет ее размеры, тип разъема питания, расположение элементов крепления (отверстий, клипс), размещение разъемов различных интерфейсов и прочие технические детали, обеспечивающие совместимость в первую очередь с корпусом такого же форм-фактора и другими элементами компьютерной системы (Слайд 11):

1.Форм—фактор АТХ был предложен фирмой Intel в 1995 г. и приобрел широкую популярность. К настоящему моменту большинство плат для настольных систем выпускаются в формате АТХ.

2.Extended ATX — платы увеличенного размера, насчитывающие до 7 слотов расширения, выпускающиеся для установки в серверные стойки.

3.Micro ATX и Flex ATX — умень­шенные версии формата АТХ имеющие соответственно до 4 слотов рас­ширения и до 3 слотов расширения.

Платы формата АТХ, Micro ATX и Flex ATX можно установить в любой корпус, отвечаю­щий стандарту.

Для Flex ATX часто разрабатывают специальные ком­пактные (booksize) корпуса.

Уменьшенные варианты системных плат формата АТХ несут на себе большое количество интегрированных устройств.

4.LPX — форм-фактор системных плат для сверхнизких корпусов SLIM компактных ПК. В них платы расширения устанавливаются парал­лельно системной плате, посредством переходника с повёрнутыми на 90 градусов разъемами. За счет этого получается очень плоская кон­струкция, но число таких разъемов невелико (обычно не более трех), а термические условия работы компонентов весьма напряженные.

5.NLX — стандарт форм—фактора для компьютеров от корпорации Intel. Системная плата разделена на две части. В специальный разъем (NLX Riser Connector), непосредственно примыкающий к блоку питания, легко устанавливается процессорная плата (содер­жит процессор, BIOS, слоты для модулей оперативной памяти). К ней не подведены никакие кабели и шлейфы. Кроме контактов питания разъём имеет информационную (системную) шину. Другая плата (riser card), установлена в корпусе компью­тера стационарно (то есть является неотъемлемой частью компьютер­ной системы) и может иметь слоты интерфейсов PCI, USB, и любых других имеющихся и перспективных стандартов процессорной платы. Наличие стаци­онарной отдельной платы с разъемами расширения и встроенными контроллерами позволяет существенно сократить количество и длину шин и кабелей для подсоединения устройств.

6.Mini ITX. Миниатюрный форм-фактор для ПК предложен компанией VIA. На квадратной плате со стороной 170 мм размещен Socket 370 для процессоров СЗ или Eden той же ком­пании VIA, один разъем для модуля памяти DIMM, разъемы двух или четырех портов IDE, сетевая карта и даже один слот PCI. Платы Mini ITX предназначены для сборки готовых ПК офисного класса и специализированных устройств.

7.Компания VIA для своих процессоров продвигает и новые форм-факторы: NANO—ITX и PICO—ITX.

8.В начале 2007 года фирма AMD предложила форм-фактор DTX. Форм—фактор характеризуется встроенным блоком питания, пониженным энергопотреблением, имеет по два порта PCI и PCI—Express. Его размеры – 200 на 244 мм.

9.Различные варианты форм—фактора SSI позволяют строить многопроцессорные ВС и ВС с несколькими видеокартами.

Факторы и настройки производительности компьютера

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. Если в кэше не найдено записей, содержащих затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становятся доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом 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.