从人行天桥到交高速立：谈CPU与内存间的“总线”
硬派学堂
当我们接触到一款采用Intel芯片的主板时，看到最多的就是“该主板支持1333MHz FSB（Front Side Bus，前端总线）”等字样。而在Intel的CPU介绍上，我们也常常会有类似“该CPU的FSB为800MHz”的说法。由于有这个共同点，我们绝对有理由相信它们之间有莫大的联系。事实上也确实是如此，目前除了最常见的FSB，还有正在兴起的QPI总线以及AMD的HT总线。今天，就让我们一个一个来认识它们吧。
电脑在工作时，处理器就像是加工站而内存就是库房，它们分隔在两地，需要用桥梁来连接。在内存仓库中的半成品（等待处理的数据）需要通过桥梁，搬运到加工站（处理器）中去处理。加工站处理完毕的成品（完成处理的数据），又要重新运回内存仓库中，等待买家（显卡、网卡、硬盘等其他设备）取货。
我们把连接CPU与内存之间的桥称为“最重要的总线”（电脑中有很多总线，如PCI总线等）。它能实现处理器所需的大量数据交换。从电脑的发展历史上看，前端总线（Front Side Bus，简称FSB）是存在时间最长的总线形式，也是目前用户使用最多的总线形式；而HT（HyperTransport）总线是目前AMD平台主要使用的总线形式，它经过了几代的更新与发展，也成为了目前主流的总线形式之一；而QPI总线（Quick Path Interconnect，快速通道互联）是目前Intel最新推出的总线形式，它的出现提出了很多新的观念和机制，对电脑今后的发展有着重要意义。
人行天桥 前端总线
现状：历史悠久，面临淘汰
典型代表：FSB 1333MHz的Intel 酷睿2 E8200 处理器 与 Intel P45主板
计算公式：带宽=FSB频率×数据位宽/8
前端总线常被人称为FSB，经过近10年的不断更新和发展，目前FSB已经达到了接近极限的速度。在工作原理上，前端总线的功能和结构相对简单，如同人行天桥一样让处理器与内存相连。
FSB这座人行天桥，每次可以通过64人，也就是常说的64位，但是由于它的设计原因，每次只能让一个方向的行人通过，所以只好采用交替通行的方式，这也被叫做“单向通信模式”。为了增加人流量，提高数据传输的性能，天桥上的人必须以更快的速度行走。所以，前端总线的频率在不断提升，直到目前，已经达到人们行走速度的极限。但是相对于处理器迅速发展的性能、内存不断增加的速度，前端总线显得越来越跟不上时代。
双向行驶的公路桥 HT总线
现状：AMD处理器的主要公路桥
典型代表：HT3.0的AMD Phenom Ⅱ X4 940 与 AMD 790GX主板
计算公式：带宽= HT总线频率×2（因为使用了类似DDR的频率增倍技术）×2（因为是双向数据传输）
目前，所有的桌面级AMD平台，均采用了HT总线形式作为处理器与主板芯片间的桥。HT是为了加快主板芯片间数据交换的速度，让两颗芯片间直接进行双向数据传输的总线技术。经过多年的发展，HT已经分为HT1.0、HT2.0、HT3.0和HT3.1四代技术。HT总线频率可以根据处理器外频按多种比例调节。由于不再受到处理器外频的制约，HT总线与前端总线相比，传输的数据可算是坐上了高速行驶的汽车。同时，高速的HT总线不仅保证了处理器和北桥芯片之间的高速通信，也可以让内存直接与处理器连接达到更高的运行效率。
HT这座公路桥，连接了处理器、北桥芯片和内存，内存数据无须再通过北桥芯片中转，明显提高了内存效率。而HT3.0规范以后，每一个方向均能让32人同时乘车通过，也就是达到了双向的32bit数据传输，整体上可以看成64bit，再加上速度的成倍提高，这座公路桥就能最大限度地满足处理器的需求。
小贴士：CPU外频与FSB、HT频率、QPI频率的关系
就目前来说，FSB频率= 4倍外频；AMD处理器的HT频率=2~16倍外频（ HT1.0是4倍，HT2.0是7倍，HT3.0是13倍，HT3.1是16倍，用户也可以自己设置）；Nehalem处理器的QPI频率=24倍外频或者以上（用户也可以自己设置）。
高速立交桥 QPI总线
现状：未来很长一段时间内的主流
典型代表：Intel 酷睿i7 920与Intel X58主板
计算公式：带宽=QPI频率×4（四核与北桥的通道数）×数据位宽（实际工作中，数据位宽会根据用户设置或处理器负载而变化）
随着Intel Nehalem处理器和X58系列芯片组以后，QPI这个概念出现在了大家的视线中。QPI作为一种新型总线，可以说是一座高速立交桥。它专门为多核CPU而设计。QPI总线采用的点对点双向的传输方式与HT总线的工作方式有部分相似之处，但更为灵活与复杂。QPI总线实现了所有节点之间的任意通信，这是一个理念的飞跃，如果说HT总线是公路桥，那么QPI应该算一座立交桥。虽然立交桥设计通常会非常复杂，但是往往能为车辆节省大量通行时间。
称QPI总线为立交桥，最大的特点就是它能实现多点独立通信。也就是说，只要汽车开上了立交桥，就可以达到自己所想达到的任何地方。多核处理器内部的任何一个核心，都能通过它直接与另一个核心、内存或者北桥连接，大大加强了多核处理器工作效率，也加强了每一个核心的自主性和单独性能的发挥。例如目前Intel酷睿i7处理器，它采用了4个核心，每个核心都能通过QPI总线分别与北桥芯片组连接。同样的，处理器内部任意两个核心之间，也能通过QPI总线相连接。
写在最后
通过上面的介绍，相信大家对这三种总线形式有了比较直观的认识。其中，前端总线只实现了处理器和北桥芯片的连接，虽然位宽达到了64bit，但由于总线频率由处理器的外频决定，难以单独提升，所以频率逐渐跟不上其他设备的发展。
HT总线的频率可以单独调节，有着非常高的传输速度。在前端总线的基础上，HT总线大幅提高了内存运行效率，也把处理器与其他芯片的传输速度提高到了前所未有的水平。
而QPI总线极为复杂。虽然QPI总线的每一个子通道的最大位宽只有20bit，但是凭借着众多子桥的连接，整体上有着十分惊人的传送速度，甚至接近了100GB/s，因此QPI总线对于多核心处理器而言，是发挥最大效率的最好方案。而在北桥芯片方面，由于所用的QPI总线不再需要传送内存数据，北桥芯片能够独享4条子通道，位宽总数达到了80bit，超高的数据带宽，为平台上多显卡的运用提供了绝好的舞台。