也谈系统带宽
硬件周刊
我们常常谈论各种带宽，比如内存带宽、系统带宽、网络带宽等。在购机的时候也要考虑到各种带宽的搭配，否则会出现带宽瓶颈等问题。究竟带宽是什么意思呢？
首先我们应该明白一些概念：
1.时钟频率(单位：MHz)：用公路交通作比喻，它就是汽车的行驶速度。
2.数据总线位数(单位：bit)：可以看做是公路的宽度。
3.数据带宽(单位：MB/s)：可以把它看作是单位时间的车流量。
那么，数据带宽=时钟频率×数据总线位数÷8
下面我们用传统的南北桥芯片组结构为例，分析一下系统带宽：
一、北桥部分
北桥芯片的功能比较强大，它主要负责联系CPU和控制内存，作用是在CPU与PCI总线、DRAM、AGP之间建立通信接口。它提供对CPU类型、主频、内存类型及容量、PCI、AGP插槽等硬件设备的支持。那么CPU、内存、显卡与北桥连接的带宽大小也就很重要了。
1.前端总线带宽
系统前端总线也叫FSB(Front Side Bus)，它是CPU和主板的北桥芯片或者MCH(内存控制集线器)之间的数据通道。它的速度(频率)高低影响CPU访问内存的速度。
对P4 3.2C GHz的CPU来说，前端总线频率为800MHz，前端总线带宽=前端总线频率×64bit÷8=800MHz×64bit÷8=6.4GB/s。对于Althon XP 3200+ 来说，前端总线为400MHz，前端总线带宽=400MHz×64bit÷8=3.2GB/s。
2.内存带宽
内存是整个计算机数据交换的中枢，最容易成为系统带宽的瓶颈。内存带宽=内存频率×64bit/8。目前，双通道DDR400的带宽=400MHz×2×64bit÷8=6.4GB/s，它刚好能满足800MHz前端总线CPU的需求。
3.显存带宽
AGP接口目前已发展到AGP 8×，其带宽=显存频率×显存位宽÷8=66MHz×32bit×8÷8=2.1GB/s 它是显卡与CPU、内存交换数据的接口。在计算机工作中，CPU将原始数据通过AGP接口读入显存，再向显示芯片发出处理指令，这时显示芯片再对数据进行处理，显存和内存有着相似的作用，也是数据的交换中心，显存带宽的大小直接影响着显卡的性能。
以GeForce FX 5950 Ultra为例，其显存频率为950MHz，显存位宽256bit，显存带宽=950MHz×256bit÷8=30.4GB/s。即使是GeForce FX 5200为例，其显存频率为400MHz，显存位宽128bit，显存带宽=400MHz×128bit÷8=6.4GB/s。而AGP 8×的2.1GB/s显然是吃不消的。
二、南桥部分
一台计算机的扩展功能是否强大就取决于南桥芯片。南桥芯片主要连接PCI设备(声卡、网卡、Modem等)、IDE设备(硬盘、光驱)、软驱及各种接口(并/串口、PS/2、红外、USB2.0、IEEE1394等)等扩展设备。这些设备分为两种：一种是中断设备，一种是DMA设备。
中断设备在工作之前要向CPU发出中断请求，CPU进行中断处理(此时CPU将暂停其他工作，转去执行中断)，CPU在同一时刻只能处理一个中断，其他中断要排队等待处理。这样的设备主要是PCI设备、通过各种接口连接的设备和IDE设备。
DMA设备能直接访问内存，其数据交换由DMA控制器来完成，像这样的设备主要有打开DMA模式的硬盘和光驱。
三、南北桥桥接总线
目前，在Intel方面，Intel的芯片组不论是845系列还是875系列，它们的南北桥桥接总线带宽一直都是266MB/s；VIA的芯片组最高能提供533MB/s带宽；SiS的芯片组最高能提供1GB/s带宽。而AMD平台方面，VIA的芯片组能提供533MB/s带宽；NVIDIA的nForce 2芯片组提供800MB/s带宽；SiS的主板能提供1GB/s带宽。随着计算机向着多媒体方向的进一步发展，其南桥芯片组的功能将日益强大，其峰值带宽的需求也会越来越高，所以南北桥桥接总线带宽是个不容忽视的问题。
四、换个角度看问题
其实，上面说的参数都是理论值，而且一台计算机几乎不可能让各个设备都工作在峰值带宽上。这样，理论上没有瓶颈的系统在更多的情况下却浪费了带宽资源。理论值终归是理论值，它和实际之间有很大的差距。譬如AGP 8×比AGP 4×在理论上快两倍，但在实际中AGP 8×只有10%的性能提升。而150MB/s传输速率的SATA硬盘其内部传输速率只有70MB/s左右，这就决定它在连续存取数据时最大只能达到70MB/s的速度。带宽的瓶颈的出现与否与实际工作状态有着密切的关系。我们不能一味的追求无瓶颈，有人说硬盘拖了计算机性能的后腿，但是如果硬盘的速度和内存一样快，那要内存做什么。完美的带宽配合是不可能的，我们需要的是充分合理的利用好现有资源。
系统带宽瓶颈是不可避免的，因为所有的技术都不是同步发展的，正是有了新的瓶颈，才有新技术的产生去解决瓶颈，各种硬件设备就是这样互相促进来发展的，所以带宽瓶颈会一直伴随着计算机发展。