對於頻寬的理解

2021-10-01 09:59:46 字數 2913 閱讀 6661

頻寬,這個經常出現在記憶體、視訊記憶體、顯示器的技術引數到底是什麼?其實,頻寬在pc中是無處不在,下面就讓我們一起來聽聽關於頻寬的故事,了解一下頻寬的基礎知識。無論是初學者還是有一定經驗的使用者,文中介紹的內容都值得去學習和掌握。這些概念有利於大家深入、全面的了解計算機知識,是成為乙個硬體高手的必經之路。

你知道嗎?數字世界中的位元在數字世界裡沒有電影、沒有雜誌、沒有一首首的樂曲,只有乙個個的數字「1」和「0」。以前人們對於數字世界中的這兩個數字還不知道如何命名,直到2023年普林斯頓大學的統計學家約翰•土吉(john turkey)把它們定為二進位制,才有了位元(bit)這一術語。位元是電腦當中最小的量單位,1 mb=1024 kb=1024×1024 byte=1024×1024×8 bit。

一、認識頻寬

在電子學領域裡,頻寬是用來描述頻頻寬度的。

在數字傳輸方面,也常用頻寬來衡量傳輸資料的能力。用它來表示單位時間內(一般以「秒」為單位)傳輸資料容量的大小,表示吞吐資料的能力。這也意味著,寬的頻寬每秒鐘可以傳輸更多的資料。所以我們一般也將「頻寬」稱為「資料傳輸率」。

頻寬的單位一般有兩種表現形式第一種是b/s、kb/s或mb/s,表示單位時間(秒)內傳輸的資料量(位元組、千位元組、兆位元組)。第二種是bps(或稱b/s)、kbps(或稱kb/s)或mbps(或稱mb/s),表示單位時間(秒)內傳輸的資料量(位元、千位元、兆位元)。這兩種頻寬的換算公式是:1 b/s=8 bps(b/s)、1 kb/s=8 kbps(kb/s)、1 mb/s=8 mbps(mb/s)。

二、頻寬計算

在很多文章裡往往看見關於頻寬的各種描述,那麼怎麼計算電腦當中的各種頻寬呢?下面將向大家詳細說明pc中的各類頻寬(均為峰值頻寬,也就理論的最大頻寬)。但大家也要清楚一點,在實際工作時,未必能達到峰值頻寬。影響頻寬的因素有很多,比如,資料寫入和讀出總要有一定的延遲時間。

1.cpu頻寬

所謂的cpu頻寬是指cpu與北橋晶元之間的資料傳輸率,單位一般為「mb/s」或「gb/s」。其計算公式如下:

cpu頻寬=前端匯流排頻率×資料匯流排位數/8。

以533mhz前端匯流排頻率的pentium 4為例,其頻寬為:533×64/8=4264mb/s。注意:除以8,表示將bit轉換為byte.

2.記憶體頻寬

所謂的記憶體頻寬是指記憶體與南橋晶元之間的資料傳輸率,單位一般為「mb/s」或「gb/s」。其計算公式如下:

記憶體頻寬=記憶體匯流排頻率×資料匯流排位數/8。

以單通道ddr400記憶體為例,其頻寬為:400×64/8=3200mb/s。

當然,這個計算方法是針對單通道記憶體而言的,對於雙通道記憶體來說,應該在最後乘2,因為它的傳輸效率是單通道記憶體的2倍,這也是雙通道記憶體能夠有如此高效能的重要原因。

3.視訊記憶體頻寬

視訊記憶體頻寬是視訊記憶體也是顯示卡的乙個很重要的引數。視訊記憶體頻寬的計算方法是:

視訊記憶體頻寬=執行頻率×資料頻寬÷8。

之所以要除以8,是因為每8個bit(位)等於乙個byte(位元組)。以4ns、128bit的ddr sdram視訊記憶體為例,其視訊記憶體頻寬=250mhz×2(因為使用了ddr sdram視訊記憶體,所以乘以2)×128÷8=8000kb/s。

資料頻寬:一般指記憶體一次能處理的資料寬度,也就是一次能處理若干位的資料。

為了能準確計算出一塊顯示卡的視訊記憶體頻寬,必須從觀察一顆視訊記憶體的大小以及資料位寬度開始。首先,我們在說明一顆視訊記憶體的規格時一般會用「4×16」或者「2×32」這樣的用語,其實這兩種規格的視訊記憶體容量是一樣的,均為64mbit,只不過前者的儲存單元容量為4mbit,資料頻寬16bit,而後者的這兩個數值則分別是2mbit和32bit,儲存單元容量×資料頻寬=總的視訊記憶體容量,為了換算成通常使用的byte單位再除以8即可。目前視訊記憶體主要分為64位和128位,在相同工作頻率下,64位視訊記憶體的頻寬只有128位視訊記憶體的一半。這也就是為什麼geforce2 mx200(64位sdram)的效能遠遠不如geforce2 mx400(128位sdram)的原因了。

4.匯流排頻寬

匯流排頻寬的計算公式如下:

匯流排頻寬=匯流排頻率×資料匯流排位數/8。

以32位的pci為例,其頻寬為:33×32/8=132mb/s再以agp 8x為例,其頻寬為:528×64/8=4424mb/s。

通過這樣的計算我們不難看出,匯流排的發展伴隨著頻寬的擴充套件,只有高頻寬的匯流排才能不斷的滿足當前各種硬體對資料傳輸的要求,比如從isa匯流排發展到pci匯流排,再發展到agp,未來還可能發展到pci-x和pci express。

6.網路頻寬

三、不得不說的頻寬瓶頸問題

舉個例子講,頻寬就好比是乙個口小肚大的瓶子,無論是向內灌水還是往外倒水都要看瓶口的大小,如果瓶口太小,水流量就會受到限制,這也就是常說的頻寬瓶頸問題。究竟什麼才是頻寬瓶頸問題呢?下面向大家舉個例子來說明。

以533mhz前端匯流排頻率的pentium 4.ddr266.agp 4x顯示卡以及支援ddr333和agp 4x的主機板為例,cpu、記憶體和agp匯流排的峰值頻寬分別為:3464mb/s、2128mb/s和1064mb/s。從這裡就可以看出記憶體頻寬和agp匯流排頻寬與cpu頻寬之間存在很大的瓶頸,這樣會造成記憶體頻寬無法滿足系統匯流排的需要,而agp匯流排頻寬也無法滿足高效能圖形處理的需要。造成的後果就是無法完全發揮出這台電腦的效能。解決的方法是使用ddr400記憶體和agp 8x顯示卡(當然主機板也必須支援ddr400和agp 8x)或者直接改採用400mhz前端匯流排頻率的pentium 4,再搭配agp 8x的顯示卡(顯示卡也必須支援agp 8x)。當然,提高外頻也會使cpu頻寬、記憶體頻寬和agp匯流排頻寬的進一步提高。總之我們要體現乙個原則,cpu頻寬、記憶體頻寬和agp匯流排頻寬盡量實現均衡。

對於最新的800mhz前端匯流排頻率的pentium 4,最好能搭配雙通道的ddr400記憶體,這樣cpu頻寬和記憶體頻寬均可以達到6400mb/s,再搭配agp 8x顯示卡,這樣的配置無疑是最佳配置。而對於333mhz前端匯流排頻率的athlon xp,最佳的搭配方案是:ddr333記憶體和agp 8x顯示卡,這樣的配置可以最大限度地利用頻寬。

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