前端匯流排

中央處理器數據匯流排的專門術語

前端匯流排(FSB,Front Side Bus)是指中央處理器數據匯流排的專門術語,此匯流排負責中央處理器和北橋晶元間的數據傳遞。

某些帶有L2和L3緩存(Cache)的計算機,通過後端匯流排(Back Side Bus)實現這些緩存和中央處理器的連接,而此匯流排的數據傳輸速率總是高於前端匯流排。

技術概念


“前端匯流排”這個名稱是由AMD在推出K7 CPU時提出的概念,但是一直以來都被大家誤認為這個名詞不過是外頻的另一個名稱。通常所說的外頻指的是CPU與主板連接的速度,這個概念是建立在數字脈衝信號震蕩速度基礎之上的,而前端匯流排的速度指的是數據傳輸的速度,由於數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=(匯流排頻率×數據位寬)÷8。
前端匯流排
前端匯流排
因為主板直接影響到整個系統的性能、穩定、功能與擴展性,其重要性不言而喻。主板的選購看似簡單,其實要注意的東西很多。選購時當留意產品的晶元組、做工用料、功能介面甚至使用簡便性,這就要求對主板具備透徹的認識,才能選擇到滿意的產品。
匯流排是將計算機微處理器與內存晶元以及與之通信的設備連接起來的硬體通道。前端匯流排將CPU連接到主內存和通向磁碟驅動器、數據機以及網卡這類系統部件的外設匯流排。大家常常以MHz表示的速度來描述匯流排頻率。外頻與前端匯流排頻率的區別:前端匯流排的速度指的是數據傳輸的速度,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數字脈衝信號在每秒鐘震蕩一億次;而100MHz前端匯流排指的是每秒鐘CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit=6400Mbit/s=800MByte/s(1Byte=8bit)。主板支持的前端匯流排是由晶元組決定的,一般都帶有足夠的向下兼容性。如865PE主板支持800MHz前端匯流排,那安裝的CPU的前端匯流排可以是800MHz,也可以是533MHz,但這樣就無法發揮出主板的全部功效。

外頻頻率


外頻是CPU乃至整個計算機系統的基準頻率,單位是MHz(兆赫茲)。在早期的電腦中,內存與主板之間的同步運行的速度等於外頻,在這種方式下,可以理解為CPU外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態。對於計算機系統來說,兩者完全可以不相同,但是外頻的意義仍然存在,計算機系統中大多數的頻率都是在外頻的基礎上,乘以一定的倍數來實現,這個倍數可以是大於1的,也可以是小於1的。
說到處理器外頻,就要提到與之密切相關的兩個概念:倍頻與主頻,主頻就是CPU的時鐘頻率;倍頻即主頻與外頻之比的倍數。主頻、外頻、倍頻,其關係式:主頻=外頻×倍頻。
在486之前,CPU的主頻還處於一個較低的階段,CPU的主頻一般都等於外頻。而在486出現以後,由於CPU工作頻率不斷提高,而PC機的一些其他設備(如插卡、硬碟等)卻受到工藝的限制,不能承受更高的頻率,因此限制了CPU頻率的進一步提高。因此出現了倍頻技術,該技術能夠使CPU內部工作頻率變為外部頻率的倍數,從而通過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技術就是使外部設備可以工作在一個較低外頻上,而CPU主頻是外頻的倍數。
在Pentium時代,CPU的外頻一般是60/66MHz,從Pentium Ⅱ 350開始,CPU外頻提高到100MHz,CPU外頻已經達到了200MHz。由於正常情況下外頻和內存匯流排頻率相同,所以當CPU外頻提高后,與內存之間的交換速度也相應得到了提高,對提高電腦整體運行速度影響較大。
外頻與前端匯流排(FSB)頻率很容易被混為一談。

匯流排頻率


匯流排是將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。通俗的說,就是多個部件間的公共連線,用於在各個部件之間傳輸信息。人們常常以MHz表示的速度來描述匯流排頻率。
北橋晶元負責聯繫內存、顯卡等數據吞吐量最大的部件,並和南橋晶元連接。CPU就是通過前端匯流排(FSB)連接到北橋晶元,進而通過北橋晶元和內存、顯卡交換數據。前端匯流排是CPU和外界交換數據的最主要通道,因此前端匯流排的數據傳輸能力對計算機整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端匯流排,再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=(匯流排頻率×數據位寬)÷8。PC機上所能達到的前端匯流排頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz、1600MHz、2080MHz等幾種,並且隨著技術的進步提高。前端匯流排頻率越大,代表著CPU與北橋晶元之間的數據傳輸能力越大,更能充分發揮出CPU的功能。CPU技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端匯流排可以保障有足夠的數據供給給CPU,較低的前端匯流排將無法供給足夠的數據給CPU,這樣就限制了CPU性能得發揮,成為系統瓶頸。顯然同等條件下,前端匯流排越快,系統性能越好。

常見頻率


Intel平台
Willamette核心CPU:
所有Willamette核心CPU的FSB都是400MHz FSB。
Northwood核心CPU:
CPU
CPU
相對於Willamette核心CPU,Northwood核心CPU的前端匯流排頻率則非常複雜,400MHz、533MHz和800MHz都有。其中,Celeron全部都是400MHz FSB;Pentium 4方面,1.6GHz-2.8GHz都有400MHz FSB的產品,例如1.8A、2.0A等等,Pentium 4型號後面帶有"B"字樣的則是533MHz FSB,帶有"C"字樣的則是800MHz FSB。
Prescott核心CPU:
Prescott核心的Celeron D,無論是Socket 478介面還是Socket 775介面,全部都是533MHz FSB。
Socket 478介面的Pentium 4方面,2.4A和2.8A是533MHz FSB,其餘的Socket 478 Pentium 4都是800MHz FSB,在產品型號後面帶有"E"字樣。
Socket 775介面的Pentium 4 5XX系列方面,編號尾數為"5"的是533MHz FSB,例如Pentium 4 505/515;編號尾數為"0"的是800MHz FSB,例如Pentium 4 520/530/540等等。即將推出的Pentium 4 6XX系列CPU則都是800MHz FSB。
Pentium 4至尊版(即Pentium 4 EE,又稱Pentium 4 XE):
所有Socket 478介面的Pentium 4 EE都是800MHz FSB。Socket 775介面的Pentium 4 EE,Gallatin/Prescott核心的3.4GHz是800MHz FSB,3.46GHz則是1066MHz FSB,這是PC上最高的前端匯流排頻率。
Pentium EE:
Smithfield核心的Pentium EE 840是800MHz FSB,而Presler核心的Pentium EE 955和965都是1066MHz FSB。
Xeon和Xeon MP:
所有Socket 603介面的Xeon和Xeon MP都是400MHz FSB;Socket 604介面的Xeon中,支持Intel 64位計算技術EM64T的Xeon是800MHz FSB,而不支持EM64T的Xeon則是533MHz FSB;Socket 771介面的Xeon中,Xeon 5000系列是667MHz或1066MHz FSB,而Xeon 7100系列則是1066MHz或1333MHz FSB;Socket 604介面的Xeon MP除了Xeon MP 7000系列是667MHz或800MHz FSB之外則全部都是667MHzFSB。
Cedar Mill核心CPU:
Cedar Mill核心的Celeron D都是533MHz FSB,而Cedar Mill核心的Pentium 4則都是800MHz FSB。
Yonah核心CPU:
Core Duo和Core Solo的T系列和L系列除了Core Duo T2x50和Core Solo T1x50是533MHz FSB之外都是667MHz FSB,而U系列則都是533MHz FSB;Celeron M 4xx系列則全部都是533MHz FSB。
Pentium D:
除了Smithfield核心的Pentium D 8X5系列是533MHz FSB之外,其它的Smithfield核心的Pentium D 8X0系列和Presler核心的Pentium D 9X0都是800MHz FSB。而Pentium D 9X5系列是1066MHz的FSB。
Core 2 Duo(酷睿2雙核處理器):
應用於桌面平台的Core 2 Duo E6x00系列都是1066MHz FSB,而即將推出的Core 2 Duo E4x00系列則是800MHz FSB;應用於移動平台的Core 2 Duo T5x00系列和T7x00系列則都是667MHz FSB,在推出第四代迅馳平台Santa rosa時則會提升到800MHz FSB。
Core 2 Extreme(酷睿2雙核處理器至尊版):
Core 2 Extreme X6x00是1066MHz FSB,未來的Core 2 Extreme則將提升到1333MHz FSB。
Itanium 2:
Itanium 2 9000系列是400MHz或533MHz FSB,除此之外的所有Itanium 2全部都是400MHz FSB。
core i7 平台:
core i7 平台集成了內存控制器,數據匯流排的名稱也有了改變,因而,FSB在i7平台上已經不存在,取而代之的是QPI(QuickPath Interconnect),中文意思是快速通道相聯。
最高的QPI速率為6.4GT/s,QPI的傳輸速率比FSB的傳輸速率快一倍。QPI匯流排採用的是2:1比率,意思就是實際的數據傳輸速率兩倍於實際的匯流排時鐘速率。所以6.4GT/s的匯流排速率其實際的匯流排時鐘頻率是 3.2GHz。
AMD平台
Socket A平台:
Socket A介面的Sempron是333MHz FSB,AppleBred核心的Duron則是266MHz FSB;
Athlon XP方面,Palomino核心為266MHz FSB,Thoroughbred核心為266MHz和333MHz FSB,Barton核心為333MHz和400MHz FSB,而Thorton核心則為333MHz FSB。
AMD64平台:
AMD
AMD
Socket 754介面的所有CPU的HyperTransport頻率都是800MHz;
Socket 939介面的Sempron的HyperTransport頻率是800MHz,除Sempron之外的所有Socket 939介面CPU的HyperTransport頻率都是1000MHz;
舊版的Socket940介面CPU的HyperTransport頻率也是800MHz,而新版的Socket 940介面CPU的HyperTransport頻率也已經提高到了1000MHz;
Socket S1介面的所有CPU的HyperTransport頻率都是800MHz;
即將發布的Socket F介面Opteron的HyperTransport頻率則都是1000MHz。

技術區別


前端匯流排的速度指的是CPU和北橋晶元間匯流排的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數字脈衝信號震蕩速度基礎之上的,它更多的影響了PCI及其他匯流排的頻率。之所以前端匯流排與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間裡(主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時),前端匯流排頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端匯流排為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發展,人們發現前端匯流排頻率需要高於外頻,因此採用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理類似於AGP的2X或者4X,它們使得前端匯流排的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之後前端匯流排和外頻的區別才開始被人們重視起來。
“前端匯流排”這個名稱是由AMD在推出K7 CPU時提出的概念。前端匯流排的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋晶元的匯流排。計算機的前端匯流排頻率是由CPU和北橋晶元共同決定的。選購主板和CPU時,要注意兩者搭配問題。

系統匯流排


CPU廠商已經找到了增加CPU的FSB有效速度的方法。只是在每個時鐘周期中發送了更多的指令。所以CPU廠商已經有每個時鐘周期發送兩條指令的辦法(AMD CPU),或甚至是每個時鐘周期四條指令(Intel CPU),而不是每個時鐘周期發送一條指令。那麼在考慮CPU和看FSB速度的時候,必須認識到它不是真正地在那個速度下運行。Intel CPU是“四芯的”,也就是它們每個時鐘周期發送4條指令。這意味著如果看到800MHz的FSB,潛在的FSB速度其實只有200MHz,但它每個時鐘周期發送4條指令,所以達到了800MHz的有效速度。相同的邏輯也適用於AMD CPU,不過它們只是“二芯的”,意味著它們每個時鐘周期只發送2條指令。所以在AMD CPU上400MHz的FSB是由潛在的200MHz FSB每個時鐘周期發送2條指令組成的。在CPU上提高或降低倍頻比FSB容易得多了。這是因為倍頻和FSB不同,它隻影響CPU速度。改變FSB時,實際上是在改變每個單獨的電腦部件與CPU通信的速度。這是在超頻系統的所有其它部件了。這在其它不打算超頻的部件被超得太高而無法工作時,可能帶來各種各樣的問題。不過一旦了解了超頻是怎樣發生的,就會懂得如何去防止這些問題了。

常見晶元


ⅥA晶元組
KT266、KT266A、KM266所支持的前端匯流排頻率是266MHz,KT333、KT400、KT400A、KM400、KN400所支持的前端匯流排頻率是333MHz,KT600和KT880所支持的前端匯流排頻率是400MHz。
SIS晶元組
SIS735、SIS745、SIS746、SIS740所支持的前端匯流排頻率是266MHz,SIS741GX和SIS746FX所支持的前端匯流排頻率是333MHz,SIS741和SIS748所支持的前端匯流排頻率是400MHz。
Uli晶元組
M1647所支持的前端匯流排頻率是266MHz。
nVidia晶元組
nForce2 IGP、nForce2 400和nForce2 Ultra 400所支持的前端匯流排頻率是400MHz。
此外,由於AMD64系列CPU內部整合了內存控制器,其HyperTransport頻率只與CPU介面類型有關,而與主板晶元組無關,所以其HyperTransport頻率的區分是相當簡單的:Socket S1介面的所有CPU的HyperTransport頻率都是800MHz;Socket AM2介面的Sempron的HyperTransport頻率是800MHz,除Sempron之外的所有Socket AM2介面CPU的HyperTransport頻率都是1000MHz。
Intel晶元組
845、845D、845GL所支持的前端匯流排頻率是400MHz,845E、845G、845GE、845PE、845GV以及865P、910GL所支持的前端匯流排頻率是533MHz,而865PE、865G、865GV、848P、875P、915P、915G、915GV、915PL、915GL、925X、945PL、945GZ所支持的前端匯流排頻率是800MHz,定位於歡躍(ⅦV)平台的945GT所支持的前端匯流排頻率是533MHz和667MHz,高端的925XE、945P、945G、955X、975X所支持的前端匯流排頻率是1066MHz。946PL和946GZ所支持的前端匯流排頻率是800MHz,而P965、G965、Q965和Q963所支持的前端匯流排頻率則都是1066MHz。
ⅥA晶元組
P4X266、P4X266A、P4M266所支持的前端匯流排頻率是400MHz,P4X266E、P4X333、P4X400、P4X533所支持的前端匯流排頻率是533MHz,PT800、PT880、PM800、PM880、P4M800、P4M800 Pro、PT880 Pro所支持的前端匯流排頻率是800MHz,PT880 Ultra、PT894、PT894 Pro、PT890所支持的前端匯流排頻率也高達1066MHz。P4M890所支持的前端匯流排頻率是800MHz,而P4M900所支持的前端匯流排頻率則是1066MHz。
SIS晶元組
SIS645、SIS645DX、SIS650所支持的前端匯流排頻率是400MHz,SIS651、SIS655、SIS648、SIS661GX所支持的前端匯流排頻率是533MHz,SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649、SIS656、SIS662所支持的前端匯流排頻率是800MHz,SIS649FX和SIS656FX所支持的前端匯流排頻率則高達1066MHz。
ATI晶元組
Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP、RX330、Radeon Xpress 200 IE(RC410)、Radeon Xpress 200 IE(RXC410)所支持的前端匯流排頻率是800MHz,Radeon Xpress 200 IE(RS400)、Radeon Xpress 200 CrossFire IE(RD400)、CrossFire Xpress 1600 IE所支持的前端匯流排頻率則高達1066MHz。
ULI晶元組
M1683和M1685所支持的前端匯流排頻率是800MHz。
NⅥDIA晶元組
nForce4 SLI IE、nForce4 SLI X16 IE、nForce4 SLI XE、nForce4 Ultra IE所支持的前端匯流排頻率全部都高達1066MHz。nForce 590 SLI IE、nForce 570 SLI IE和nForce 570 Ultra IE所支持的前端匯流排頻率全部都是1066MHz。

二者關係


CPU超頻與CPU本身和晶元組所能承受的FSB頻率都有關係。晶元組所能承受的頻率不僅取決於本身的規格,還取決於主板廠商的優化。一般說來,規格上支持前端匯流排頻率高的晶元組對高頻的忍受力更好,而同一款晶元組的不同廠商主板的超頻能力的差別就是廠商本身的優化程度所造成的(例如供電,BIOS設置、散熱等等)超頻能力還取決於一些其他因素,比如晶元組的步進(新的步進往往會進行一些工藝上的優化並且修正Bug、提升某些部分的性能等等)和內存等,還有很重要的一點就是散熱。舉個例子,P965(風冷)能將Core 2 Duo E6320 的前端匯流排頻率超到2080MHz左右,而P35能將這顆處理器的前端匯流排頻率超到2180MHz左右,所以支持前端匯流排頻率差別較大的不同晶元組主板的極限超頻能力差別不見得會很大。
CPU和主板晶元組支持的前端匯流排頻率即使相同,也不意味著沒有超頻空間,只是比起支持高匯流排頻率的主板會少一些,但如果晶元組和主板本身的設計夠優秀的話,超頻空間也不小
如果是小幅度超頻的話,沒有必要選擇支持的前端匯流排頻率超出自己的處理器太多的主板,如果是想榨乾處理器的潛能的話,那麼主板支持的前端匯流排頻率越高越好。
不建議對品牌機的CPU進行超頻,品牌機的主板並非為超頻所設計,其中的供電、散熱部分無法承受CPU和晶元組長時間高頻運行所帶來的大電流和高發熱量的負荷。而且對品牌機的CPU進行超頻的話會影響質保,萬一損壞的話是得不到補償的。