الجانب الامامي للحافلة
الناقل الأمامي ( FSB ) عبارة عن واجهة اتصال كمبيوتر ( ناقل ) كانت تُستخدم غالبًا في أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بشريحة Intel خلال التسعينيات والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين. قدم ناقل EV6 نفس الوظيفة لوحدات المعالجة المركزية AMD المنافسة. يحمل كلاهما عادةً البيانات بين وحدة المعالجة المركزية (CPU) ومحور وحدة التحكم في الذاكرة ، المعروف باسم Northbridge . [1]
اعتمادًا على التطبيق ، قد تحتوي بعض أجهزة الكمبيوتر أيضًا على ناقل خلفي يقوم بتوصيل وحدة المعالجة المركزية بذاكرة التخزين المؤقت . هذا الناقل وذاكرة التخزين المؤقت المتصلة به أسرع من الوصول إلى ذاكرة النظام (أو ذاكرة الوصول العشوائي) عبر ناقل الجانب الأمامي. غالبًا ما تُستخدم سرعة الناقل الأمامي كمقياس مهم لأداء الكمبيوتر.
تم استبدال بنية الناقل الأمامي الأصلي بـ HyperTransport أو Intel QuickPath Interconnect أو Direct Media Interface في وحدات المعالجة المركزية الحديثة ذات الحجم الكبير.
التاريخ
تم استخدام المصطلح من قبل شركة Intel في الوقت الذي تم فيه الإعلان عن منتجات Pentium Pro و Pentium II في التسعينيات.
يشير "الجانب الأمامي" إلى الواجهة الخارجية من المعالج إلى باقي نظام الكمبيوتر ، على عكس الجانب الخلفي ، حيث يقوم ناقل الجانب الخلفي بتوصيل ذاكرة التخزين المؤقت (وربما وحدات المعالجة المركزية الأخرى). [2]
يستخدم ناقل الجانب الأمامي (FSB) في الغالب على اللوحات الأم المتعلقة بالكمبيوتر الشخصي (بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الشخصية والخوادم). نادرًا ما يتم استخدامها في الأنظمة المضمنة أو أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المماثلة. كان تصميم FSB بمثابة تحسين في الأداء مقارنة بتصميمات ناقل النظام الفردي للعقود السابقة ، ولكن يشار إلى هذه الحافلات الأمامية أحيانًا باسم "ناقل النظام".
عادةً ما تقوم حافلات الجانب الأمامي بتوصيل وحدة المعالجة المركزية وبقية الأجهزة عبر مجموعة شرائح ، والتي طبقتها إنتل على أنها جسر شمالي وجنوبي . النواقل الأخرى مثل Peripheral Component Interconnect (PCI) ، و Accelerated Graphics Port (AGP) ، ونواقل الذاكرة كلها تتصل بمجموعة الشرائح من أجل تدفق البيانات بين الأجهزة المتصلة. عادة ما تعمل حافلات النظام الثانوي هذه بسرعات مشتقة من ساعة الحافلة الأمامية ، ولكنها ليست بالضرورة متزامنة معها.
استجابة لمبادرة Torrenza من AMD ، فتحت Intel مقبس FSB CPU الخاص بها لأجهزة الطرف الثالث. [3] قبل هذا الإعلان ، الذي صدر في ربيع 2007 في منتدى مطوري إنتل في بكين ، كانت إنتل تحرس عن كثب من يمكنه الوصول إلى FSB ، مما يسمح فقط لمعالجات Intel في مقبس وحدة المعالجة المركزية. المثال الأول كان معالجات مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGA) ، نتيجة التعاون بين Intel- Xilinx - Nallatech [4] و Intel- Altera -XtremeData (الذي تم شحنه في عام 2008). [5] [6] [7]
سرعات المكونات ذات الصلة
وحدة المعالجة المركزية
يتم تحديد التردد الذي يعمل به المعالج (CPU) من خلال تطبيق مُضاعِف ساعة على سرعة ناقل الجانب الأمامي (FSB) في بعض الحالات . على سبيل المثال ، قد يستخدم المعالج الذي يعمل بسرعة 3200 ميجاهرتز FSB بسرعة 400 ميجاهرتز. هذا يعني أن هناك إعدادًا داخليًا لمضاعف الساعة (يسمى أيضًا نسبة الحافلة / النواة) من 8. أي أن وحدة المعالجة المركزية مضبوطة للعمل بمعدل 8 أضعاف تردد ناقل الجانب الأمامي: 400 ميجاهرتز × 8 = 3200 ميجاهرتز. يتم تحقيق سرعات مختلفة لوحدة المعالجة المركزية من خلال تغيير تردد FSB أو مضاعف وحدة المعالجة المركزية ، ويشار إلى ذلك باسم Overclocking أو Underclocking .
الذاكرة
يرتبط ضبط سرعة FSB مباشرة بدرجة سرعة الذاكرة التي يجب أن يستخدمها النظام. يربط ناقل الذاكرة Northbridge و RAM ، تمامًا كما يربط ناقل الجانب الأمامي وحدة المعالجة المركزية والجسر الشمالي. في كثير من الأحيان ، يجب أن تعمل هاتان الحافلتان على نفس التردد. زيادة الناقل الأمامي إلى 450 ميجاهرتز في معظم الحالات يعني أيضًا تشغيل الذاكرة بسرعة 450 ميجاهرتز.
في الأنظمة الأحدث ، من الممكن رؤية نسب الذاكرة "4: 5" وما شابه. ستعمل الذاكرة بسرعة 5/4 أضعاف سرعة FSB في هذه الحالة ، مما يعني أنه يمكن تشغيل ناقل بسرعة 400 ميجاهرتز مع الذاكرة بسرعة 500 ميجاهرتز. يُشار إلى هذا غالبًا باسم النظام "غير المتزامن". نظرًا للاختلافات في وحدة المعالجة المركزية وبنية النظام ، يمكن أن يختلف الأداء العام للنظام بطرق غير متوقعة مع نسب FSB إلى ذاكرة مختلفة.
في الصور والصوت والفيديو والألعاب وتوليف FPGA والتطبيقات العلمية التي تؤدي قدرًا صغيرًا من العمل على كل عنصر من مجموعة البيانات الكبيرة ، تصبح سرعة FSB مشكلة رئيسية في الأداء. سوف يتسبب FSB البطيء في أن تقضي وحدة المعالجة المركزية وقتًا طويلاً في انتظار وصول البيانات من ذاكرة النظام . ومع ذلك ، إذا كانت العمليات الحسابية التي تتضمن كل عنصر أكثر تعقيدًا ، فسيقضي المعالج وقتًا أطول في إجراء هذه العمليات ؛ لذلك ، سيكون FSB قادرًا على مواكبة ذلك لأن معدل الوصول إلى الذاكرة ينخفض.
الحافلات الطرفية
على غرار ناقل الذاكرة ، يمكن أيضًا تشغيل حافلات PCI و AGP بشكل غير متزامن من ناقل الجانب الأمامي. في الأنظمة القديمة ، يتم تشغيل هذه الحافلات بجزء محدد من تردد ناقل الجانب الأمامي. تم تعيين هذا الكسر بواسطة BIOS . في الأنظمة الأحدث ، غالبًا ما تتلقى الحافلات الطرفية PCI و AGP و PCI Express إشارات الساعة الخاصة بها ، مما يلغي اعتمادها على ناقل الجانب الأمامي للتوقيت.
رفع تردد التشغيل
رفع تردد التشغيل هو ممارسة لجعل مكونات الكمبيوتر تعمل بما يتجاوز مستويات أداء المخزون من خلال معالجة الترددات التي يتم فيها تشغيل المكون ، وعند الضرورة ، تعديل الجهد المرسل إلى المكون للسماح له بالعمل عند هذه الترددات الأعلى مع المزيد استقرار.
تتيح العديد من اللوحات الأم للمستخدم ضبط مُضاعِف الساعة وإعدادات FSB يدويًا عن طريق تغيير وصلات العبور أو إعدادات BIOS. تقوم جميع الشركات المصنعة لوحدة المعالجة المركزية تقريبًا الآن "بإغلاق" إعداد مُضاعِف مُعد مسبقًا في الشريحة. من الممكن فتح بعض وحدات المعالجة المركزية (CPU) المقفلة ؛ على سبيل المثال ، يمكن إلغاء قفل بعض معالجات AMD Athlon عن طريق توصيل نقاط التلامس الكهربائية عبر نقاط على سطح وحدة المعالجة المركزية. تم إلغاء قفل بعض المعالجات الأخرى من AMD و Intel من المصنع وتم تصنيفها على أنها معالجات "من الدرجة الأولى" من قبل المستخدمين النهائيين وتجار التجزئة بسبب هذه الميزة. بالنسبة لجميع المعالجات ، يمكن زيادة سرعة FSB لزيادة سرعة المعالجة عن طريق تقليل زمن الوصول بين وحدة المعالجة المركزية والجسر الشمالي.
تدفع هذه الممارسة المكونات إلى ما هو أبعد من مواصفاتها وقد تتسبب في سلوك غير منتظم أو سخونة زائدة أو عطل سابق لأوانه. حتى لو بدا أن الكمبيوتر يعمل بشكل طبيعي ، فقد تظهر المشاكل تحت عبء ثقيل. لا تسمح معظم أجهزة الكمبيوتر التي يتم شراؤها من تجار التجزئة أو الشركات المصنعة ، مثل Hewlett-Packard أو Dell ، للمستخدم بتغيير إعدادات المضاعف أو FSB بسبب احتمال السلوك غير المنتظم أو الفشل. من المرجح أن تسمح اللوحات الأم التي يتم شراؤها بشكل منفصل لبناء جهاز مخصص للمستخدم بتحرير إعدادات المضاعف و FSB في BIOS الخاص بجهاز الكمبيوتر.
التطور
تمتاز الحافلة الأمامية بالمرونة العالية والتكلفة المنخفضة عندما تم تصميمها لأول مرة. تضع المعالجات المتعددة المتماثلة البسيطة عددًا من وحدات المعالجة المركزية على FSB مشترك ، على الرغم من أن الأداء لا يمكن قياسه خطيًا بسبب اختناقات النطاق الترددي .
تم استخدام الناقل الأمامي في جميع طرازات معالجات Intel Atom و Celeron و Pentium و Core 2 و Xeon حتى عام 2008 تقريبًا. في الأصل ، كان هذا الناقل نقطة اتصال مركزية لجميع أجهزة النظام ووحدة المعالجة المركزية.
يتم إهدار إمكانات وحدة المعالجة المركزية الأسرع إذا لم تتمكن من جلب التعليمات والبيانات بأسرع ما يمكن تنفيذها. قد تقضي وحدة المعالجة المركزية وقتًا طويلاً في وضع الخمول أثناء انتظار قراءة البيانات أو كتابتها في الذاكرة الرئيسية ، وبالتالي تتطلب المعالجات عالية الأداء نطاقًا تردديًا عاليًا ووصولًا منخفضًا للذاكرة. انتقدت AMD الحافلة الأمامية باعتبارها تقنية قديمة وبطيئة تحد من أداء النظام. [8]
تستخدم التصميمات الأكثر حداثة اتصالات من نقطة إلى نقطة واتصالات تسلسلية مثل AMD's HyperTransport و Intel's DMI 2.0 أو QuickPath Interconnect (QPI). تعمل هذه التطبيقات على إزالة الجسر الشمالي التقليدي لصالح ارتباط مباشر من وحدة المعالجة المركزية إلى لوحة التحكم في النظام الأساسي أو الجسر الجنوبي أو وحدة التحكم في الإدخال / الإخراج. [9]
في الهندسة المعمارية التقليدية ، كان الناقل الأمامي بمثابة رابط البيانات المباشر بين وحدة المعالجة المركزية وجميع الأجهزة الأخرى في النظام ، بما في ذلك الذاكرة الرئيسية. في الأنظمة المستندة إلى HyperTransport و QPI ، يتم الوصول إلى ذاكرة النظام بشكل مستقل عن طريق وحدة تحكم الذاكرة المدمجة في وحدة المعالجة المركزية ، مما يترك النطاق الترددي على ارتباط HyperTransport أو QPI للاستخدامات الأخرى. يؤدي هذا إلى زيادة تعقيد تصميم وحدة المعالجة المركزية ولكنه يوفر إنتاجية أكبر بالإضافة إلى تحجيم فائق في الأنظمة متعددة المعالجات.
معدلات التحويل
يتم تحديد عرض النطاق الترددي أو الحد الأقصى من الإنتاجية النظرية للناقل الأمامي من خلال ناتج عرض مسار البيانات وتردد الساعة (الدورات في الثانية) وعدد عمليات نقل البيانات التي يقوم بها في كل دورة على مدار الساعة. على سبيل المثال ، يبلغ عرض FSB 64 بت (8 بايت ) والذي يعمل بتردد 100 ميجاهرتز والذي يؤدي 4 عمليات نقل في كل دورة ويبلغ عرض النطاق الترددي 3200 ميجابايت في الثانية (ميجابايت / ثانية):
- 8 بايت / نقل × 100 ميجاهرتز × 4 عمليات نقل / دورة = 3200 ميجابايت / ثانية
يعتمد عدد عمليات النقل لكل دورة ساعة على التكنولوجيا المستخدمة. على سبيل المثال ، يقوم GTL + بإجراء نقل / دورة واحدة ، ونقل / دورة EV6 2 ، و AGTL + 4 عمليات نقل / دورة. تستدعي Intel تقنية أربع عمليات نقل لكل دورة ضخ رباعي .
ينشر العديد من المصنّعين تردد ناقل الجانب الأمامي بالميغاهرتز ، لكن المواد التسويقية غالبًا ما تسرد معدل الإشارة الفعال النظري (والذي يُطلق عليه عادةً عمليات النقل الضخمة في الثانية أو MT / s). على سبيل المثال ، إذا تم ضبط ناقل اللوحة الأم (أو المعالج) على 200 ميجاهرتز وإجراء 4 عمليات نقل لكل دورة على مدار الساعة ، يتم تصنيف FSB على 800 مليون نقلة / ث.
مواصفات عدة أجيال من المعالجات المشهورة موضحة أدناه.
معالجات إنتل
| وحدة المعالجة المركزية | تردد FSB (ميجاهرتز) | التحويلات / الدورة | عرض الحافلة | معدل النقل (ميغا بايت / ثانية) |
|---|---|---|---|---|
| بنتيوم | 50 - 66 | 1 | 64 بت | 400 - 528 |
| بنتيوم أوفر درايف | 25 - 66 | 1 | 32 أو 64 بت | 200 - 528 |
| بنتيوم برو | 60/66 | 1 | 64 بت | 480 - 528 |
| بنتيوم إم إم إكس | 60/66 | 1 | 64 بت | 480 - 528 |
| بنتيوم MMX أوفر درايف | 50/60/66 | 1 | 64 بت | 400 - 528 |
| بنتيوم الثاني | 66/100 | 1 | 64 بت | 528/800 |
| بنتيوم الثاني زيون | 100 | 1 | 64 بت | 800 |
| بنتيوم الثاني أوفر درايف | 60/66 | 1 | 64 بت | 480 - 528 |
| بنتيوم الثالث | 100/133 | 1 | 64 بت | 800/1064 |
| بنتيوم الثالث زيون | 100/133 | 1 | 64 بت | 800/1064 |
| بنتيوم III-M | 100/133 | 1 | 64 بت | 800/1064 |
| بنتيوم 4 | 100/133 | 4 | 64 بت | 3200 - 4256 |
| بنتيوم 4 م | 100 | 4 | 64 بت | 3200 |
| بنتيوم 4 HT | 133/200 | 4 | 64 بت | 4256/6400 |
| بنتيوم 4 إتش تي إكستريم إيديشن | 200/266 | 4 | 64 بت | 6400/8512 |
| بنتيوم د | 133/200 | 4 | 64 بت | 4256 - 6400 |
| بنتيوم إكستريم إيديشن | 200/266 | 4 | 64 بت | 6400/8512 |
| بنتيوم م | 100/133 | 4 | 64 بت | 3200/4256 |
| بنتيوم ثنائي النواة | 200/266 | 4 | 64 بت | 6400/8512 |
| هاتف بنتيوم ثنائي النواة | 133 - 200 | 4 | 64 بت | 6400 - 8512 |
| سيليرون | 66 - 200 | 1-4 | 64 بت | 528 - 6400 |
| سيليرون موبايل | 133 - 200 | 1-4 | 64 بت | 4256 - 6400 |
| سيليرون د | 133 | 4 | 64 بت | 4256 |
| سيليرون م | 66 - 200 | 1-4 | 64 بت | 528 - 6400 |
| سيليرون ثنائي النواة | 200 | 4 | 64 بت | 6400 |
| سيليرون ثنائي النواة للهاتف المحمول | 133 - 200 | 4 | 64 بت | 4256 - 6400 |
| إيتانيوم | 133 | 2 | 64 بت | 2133 |
| إيتانيوم 2 | 200 - 333 | 2 | 128 بت | 6400-10666 |
| زيون | 100 - 400 | 4 | 64 بت | 3200 - 12800 |
| الأساسية فقط | 133/166 | 4 | 64 بت | 4256/5312 |
| ثنائي النواة | 133/166 | 4 | 64 بت | 4256/5312 |
| كور 2 فقط | 133 - 200 | 4 | 64 بت | 4256 - 6400 |
| كور 2 ديو | 200 - 333 | 4 | 64 بت | 6400-10656 |
| كور 2 ديو موبايل | 133 - 266 | 4 | 64 بت | 4256 - 8512 |
| كور 2 كواد | 266/333 | 4 | 64 بت | 8512/10656 |
| كور 2 كواد موبايل | 266 | 4 | 64 بت | 8512 |
| كور 2 إكستريم | 266 - 400 | 4 | 64 بت | 8512 - 12800 |
| كور 2 اكستريم موبايل | 200/266 | 4 | 64 بت | 6400/8512 |
| ذرة | 100 - 166 | 4 | 64 بت | 3200 - 5312 |
معالجات AMD
| وحدة المعالجة المركزية | تردد FSB (ميجاهرتز) | التحويلات / الدورة | عرض الحافلة | معدل النقل (ميغا بايت / ثانية) |
|---|---|---|---|---|
| K5 | 50 - 66 | 1 | 64 بت | 400 - 528 |
| K6 | 66 | 1 | 64 بت | 528 |
| K6-II | 66 - 100 | 1 | 64 بت | 528 - 800 |
| K6-III | 66/100 | 1 | 64 بت | 528 - 800 |
| أثلون | 100/133 | 2 | 64 بت | 1600 - 2128 |
| أثلون إكس بي | 100/133/166/200 | 2 | 64 بت | 1600 - 3200 |
| أثلون إم بي | 100/133 | 2 | 64 بت | 1600 - 2128 |
| موبايل اثلون 4 | 100 | 2 | 64 بت | 1600 |
| أثلون إكس بي إم | 100/133 | 2 | 64 بت | 1600 - 2128 |
| دورو | 100/133 | 2 | 64 بت | 1600 - 2128 |
| سيمبرون | 166/200 | 2 | 64 بت | 2656 - 3200 |
المراجع
- ^ سكوت مولر (2003). ترقية وإصلاح أجهزة الكمبيوتر (الطبعة 15). كيو للنشر. ص. 314 . رقم ISBN 978-0-7897-2974-3.
- ^ تود لانجلي وروب كووالتشيك (يناير 2009). "مقدمة في معمارية إنتل: الأساسيات" (PDF) . "مستند تقني" . شركة إنتل. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 7 حزيران (يونيو) 2011 . تم الاسترجاع 28 مايو ، 2011 .
- ^ تشارلي ديميرجيان (17 أبريل 2007). "إنتل تفتح حافلة الجانب الأمامي للعالم + الكلب: IDF Spring 007 Xilinx يبشر بالقنبلة" . المستعلم . مؤرشفة من الأصلي في 7 أكتوبر 2012 . تم الاسترجاع 28 مايو ، 2011 .
{{cite news}}: CS1 maint: unfit URL (link) - ^ "Nallatech تطلق برنامج الوصول المبكر لأول وحدة FSB-FPGA في الصناعة" . بيان صحفي بزنيس واير . نالاتك. 18 سبتمبر 2007 . تم الاسترجاع 14 يونيو ، 2011 .
- ^ "XtremeData يقدم Stratix III FPGA-Based Intel FSB Module" . بيان صحفي بزنيس واير . مجلة تشيب ديزاين. 18 سبتمبر 2007. مؤرشفة من الأصلي في 23 يوليو 2011 . تم الاسترجاع 14 يونيو ، 2011 .
- ^ آشلي فانس (17 أبريل 2007). "النظام الغذائي الغني بالألياف يمنح إنتل" الانتظام "اللازم للتغلب على AMD" . السجل . تم الاسترجاع 28 مايو ، 2011 .
- ^ "XtremeData يبدأ شحن 1066 ميجاهرتز Altera Stratix III FPGA-Based Intel FSB Module" . بيان صحفي بزنيس واير . إكستريم داتا. 17 يونيو 2008 . تم الاسترجاع 14 يونيو ، 2011 .
- ^ آلان ماكنوتون (29 سبتمبر 2003). "AMD HyperTransport Bus: نقل تطبيقك إلى أداء فائق" . AMD. مؤرشفة من الأصلي في 25 مارس 2012 . تم الاسترجاع 14 يونيو ، 2011 .
- ^ "مقدمة إلى Intel QuickPath Interconnect" (PDF) . شركة إنتل. 30 يناير 2009 . تم الاسترجاع 14 يونيو ، 2011 .