【轉(zhuǎn)】【賣萌科普】CPU總線進(jìn)化
漸縝
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CPU到現(xiàn)在發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了40個年頭，而牙膏廠也在今年推出了8086K牙膏廠40周年cpu紀(jì)念版，用來紀(jì)念第一顆8086CPU。而CPU總線也經(jīng)歷了好多代的更迭，以牙膏廠為例，CPU的總線從FSB進(jìn)化到QPI，而AMD則是FSB進(jìn)化為HT LINK，一直到現(xiàn)在的GMI總線。那么今天就讓我們來看看這些總線吧。
1：FSB（Front side bus）
熟悉電腦的老朋友都知道，老的主板是分南北橋的。而CPU想要和內(nèi)存通信的話，就要通過北橋來進(jìn)行，即CPU-北橋-內(nèi)存。而這個通信總線就是FSB。在早期的時候，CPU的外頻和FSB的頻率保持同步。即外頻頻率=FSB頻率，舉例賽揚300A的外頻為66MHz，那么它的FSB頻率也是66MHz。而到了奔騰4時代，F(xiàn)SB總線速度已經(jīng)無法滿足CPU的帶寬需求，于是牙膏廠引入了Quad Pumped Bus技術(shù)，讓FSB在一個周期內(nèi)可以傳輸四倍的數(shù)據(jù)。這就是我們最熟悉的計算方式了：FSB頻率=外頻頻率x4，比如333MHz的外頻的CPU，其FSB頻率為1333MHz。大大擴(kuò)展了CPU與北橋的傳輸速度。而FSB早期不僅僅用于CPU和北橋通信，牙膏廠早期的膠水雙核也是通過FSB總線來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的。因為牙膏廠只是簡單的把兩個die封裝到了一個chip上，所以CPU之間想要通信必須經(jīng)過北橋來進(jìn)行。早期的AMD也是使用FSB總線。
2：HT LINK
這是AMD在K8處理器上首次提出的總線結(jié)構(gòu)，也叫HyperTransport。AMD提出的最早時間是1999年，后來這個陣營里有NV,ATI,IBM等大佬支持。HT總線技術(shù)對外開放，而改進(jìn)則由聯(lián)盟內(nèi)的大佬進(jìn)行。而HT總線具有恐怖的傳輸速率。最早的1.0版本推出時間是2001年，它的雙向傳輸速率最大就達(dá)到了12.8GB/s，雖然AMD用的單路16位遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到這個速度。而同時期的牙膏廠還在使用FSB總線，533MHz下只有4.3GB/s的傳輸帶寬。而HT總線有多個版本，最后的HT3.1總線發(fā)布于2008年，最大帶寬為51.2GB/s。這個數(shù)據(jù)即便放到今天也是很可怕的。而HT總線同樣不僅僅用于和內(nèi)存通信，AMD的多路CPU之間也在使用，而思科更是把HT總線丟到了路由器和交換機上，大大提升了交換機的多路傳輸性能，而AMD也是最早把內(nèi)存控制器集成在CPU內(nèi)的廠家。
3：QPI LINK
QPI的全稱是快速通道互聯(lián)，其實QPI總線在早期已經(jīng)用于安騰以及至強平臺上，用于取代老舊的FSB。而下放到桌面級則是從第一代Nehalem處理器上。一直到今天我們用的8700K，全部是基于QPI總線來進(jìn)行通信。和HT LINK一樣，QPI總線一樣是點對點通信，用于CPU，北橋，南橋之間的點對點連接。而它的速度也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了FSB總線，以末代的1600MHz的FSB為例，它的傳輸速度為12.8GB/s，而初版的QPI總線就達(dá)到了25.6GB/s，相比上一代直接翻了一倍，而到了SNB上，內(nèi)置CPU內(nèi)存控制器的總線依舊是由QPI總線衍生而來，只不過由于是環(huán)形總線，不僅大大提升了速度，也保持了緩存的一致性。而和南橋之間的通信一直用的都是DMI總線。
4：Infinity Fabric
其實第一次聽說這個新總線的時候，新聞上把它叫做GMI總線，而正式定名則是在AMD的ZEN處理器發(fā)布的PPT上，命名為Infinity Fabric，而我們更多的時候叫它CCX總線。其實Infinity Fabric并不是什么深奧的東西，它由HT總線衍生而來，但是相比HT總線技術(shù)對外開放，Infinity Fabric總線則是AMD的專利技術(shù)，你想用，先交授權(quán)費。Infinity Fabric可以說是AMD這個時代的基石，它的傳速速率從30GB/s到512GB/s，并且不和HT總線兼容。Infinity Fabric分為SCF和SDF。SDF負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，而SCF則負(fù)責(zé)控制傳輸命令。SDF部分就是HT總線衍生的產(chǎn)物了。而Infinity Fabric和HT總線一樣，也不僅僅限制于CPU上進(jìn)行使用，包括CPU，GPU，APU這些都可以使用，只不過它們的SDF層是不一樣的。不過在最新的APU上，CPU和GPU之間仍舊使用的PCI-E總線互聯(lián)，并沒有見到CCX總線，也許這一代APU僅僅只是AMD趕工的產(chǎn)物，希望下一代可以看到完全體的APU。
不得不說，隨著計算機的發(fā)展，計算機的總線技術(shù)也在不斷進(jìn)化。從陳舊的FSB到HT，QPI這些高速總線，未來我們又能看到怎樣的怪獸總線呢？畢竟相比AMD的Infinity Fabric，QPI的速度確實有點沒法看了，不過真要進(jìn)行總線的更換迭代也只能等新架構(gòu)了。期待明年AMD和intel能給我們新的驚喜。
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發(fā)布于 2018-07-04 14:05
中央處理器 (CPU)
電腦硬件
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14 條評論
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張凱
QPI天下第一（X58永垂不朽
不存在的，AVX都沒有的上古平臺還是進(jìn)墳比較好
2018-07-09
回復(fù)2
知乎用戶QCmhwt
Intel 從 Skylake-SP 開始已經(jīng)換成UPI了
2018-07-05
回復(fù)5
夢仙忙著在思考
糾正一下，現(xiàn)在的銳龍APU，CPU和GPU之間就是基于IF總線。
2018-07-10
回復(fù)3
曉宇天成
就需要這樣的好文章！
2018-07-04
回復(fù)3
飄雪如沙
amd的內(nèi)存延遲…
2018-07-09
回復(fù)2
fy939
賣萌搞基醬寫的文章嗎
2018-07-07
回復(fù)2
漸縝
作者
是的
2018-07-07
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cnring
看了這篇關(guān)于系統(tǒng)總線的文章，想問下：目前(從2015年前后的電腦)臺式機電腦的瓶頸主要在哪個部件或者傳輸路徑上
2021-05-23
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備忘錄
1968年成立的Intel那十年到底干了什么。
2018-10-15
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廖曦恩
可能是賣固態(tài)吧
2019-06-27
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李長
小白想請教一下現(xiàn)在amd8核以上的cpu開蓋完看起來為什么是像膠水多核一樣？ i家的就不會
2018-08-03
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吳冰寒
ccx總線強無敵，amd是4核封裝一個die,die之間用ccx總線，用膠水多核的外觀，其實由于ccx強無敵，所以多核效率依然很高，同時成本低易擴(kuò)展，輕松上32核，價格比牙膏廠18核還低，性能至少能搞牙膏28核，所以牙膏廠目瞪口呆
2018-08-14
回復(fù)1
十六夜咲夜
CPU才40年的歷史？您怕不是石樂志。
2018-07-12
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水銀兔
從8086算
2018-07-13
