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硬體結構框架_北橋

本篇部落格只想回答一個問題:北橋出現是很有必要的,它的存在對計算機效能有了很大的提升!但是它為什麼會出現?它未出現以前效能提升面臨的瓶頸是什麼???

資料頻寬 = 匯流排頻率 × (資料位寬÷8) 單位是 B/s、KB/s、MB/s、GB/s ...... 注意換算是1000,不是1024。資料頻寬類似於名詞“速度”。很明顯,頻寬越大越好!頻率單位是赫茲系列(/s),資料位寬÷8 就變成位元組;兩項相乘,單位相乘,故而頻寬的單位是位元組每秒系列。 

匯流排相當於公路,公路有普通公路,高速公路的區別。貨車從起點開始,在公路上拉著白菜,前往終點;終點的廚師將白菜處理之後,運回起點。但是處理速度遠遠超過出車速度。比方說,廚師每秒鐘處理10車白菜,起點每秒鐘發出1車白菜。廚師閒置時間理論上佔到 90%。公路相當於匯流排,CPU相當於廚師,記憶體相當於車次;要提高整個系統的效率,就要提高最慢的那個(瓶頸)。這就是所謂深邃的系統學原理。

    一個水桶無論有多高,它盛水的高度取決於其中最低的那塊木板。     ------水桶原理或短板理論

如圖1 所示:在設計儲存器匯流排(memory bus)時:頻率最多達到與記憶體頻率一致(再多就浪費了)。CPU頻率肯定遠遠超過記憶體頻率的,那麼瓶頸是記憶體頻率(或者是memory bus頻率)。CPU頻率超過記憶體頻率的部分白白浪費!

主頻(CPU頻率) = 外頻(可以理解為記憶體頻率,但是不全對) × 倍頻。比如說,主頻是4000MHZ,外頻是1000MHZ,故而倍頻等於4。倍頻不是頻率而是倍數!

圖1 

隨著圖形化作業系統的普及,特別是 3D 遊戲和多媒體的發展,使得圖形晶片需要跟 CPU 和 記憶體之間大量交換資料,慢速的 I/O 匯流排已經無法滿足圖形裝置的巨大需求。 如圖2-1 所示:

                        --------參考文獻   餘甲子,石凡,潘愛民.程式設計師自我修養[M].北京:電子工業出版社,2009.4:5-8.

圖2-1 北橋出現前

有了(高速的)北橋晶片之後,local bus(局域匯流排)頻率達到和北橋晶片頻率一樣,故而瓶頸轉變成北橋的頻率達不到CPU的頻率。但是北橋的頻率是高於記憶體的頻率的,相比於北橋出現之前,下限提高了。

圖2-2 北橋出現後

Any problem in computer science can be solved by another layer of indirection.電腦科學領域的任何問題都可以通過增加一個間接的中間層來解決。