帶寬的兩種概念

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1、在各類電子設(shè)備和元器件中,我們都可以接觸到帶寬的概念,例如我們熟知的顯示器的帶寬、內(nèi)存的帶寬、總線的帶寬和網(wǎng)絡(luò)的帶寬等等；對(duì)這些設(shè)備而言，帶寬是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。不過容易讓人迷惑的是，在顯示器屮它的單位是MHz這是一個(gè)頻率的概念；而在總線和內(nèi)存中的單位則是GB/s,相當(dāng)于數(shù)據(jù)傳輸率的概念；而在通訊領(lǐng)域,帶寬的描述單位又變成了MHz、GHz……這兩種不同單位的帶寬表達(dá)的是同一個(gè)內(nèi)涵么？二者存在哪些方面的聯(lián)系呢？本文就帶你泄入粘彩的帶寬世界。一、帶寬的兩種概念如杲從電子電路角度出發(fā)，帶寬(Bandwidth)本意指

2、的是電子電路屮存在一個(gè)固有通頻帶，這個(gè)概念或許比較抽彖，我們有必要作進(jìn)一步解釋。大家都知道，各類復(fù)雜的電子電路無(wú)一例外都存在電感、電容或相當(dāng)功能的儲(chǔ)能元件,即使沒有采用現(xiàn)成的電感線圈或電容，導(dǎo)線白身就是一個(gè)電感，而導(dǎo)線與導(dǎo)線Z間、導(dǎo)線與地Z間便可以組成電容——這就是通常所說的雜散電容或分布電容；不管是哪種類型的電容、電感，都會(huì)對(duì)信號(hào)起著肌滯作用從而消耗信號(hào)能量，嚴(yán)重的話會(huì)影響信號(hào)品質(zhì)。這種效應(yīng)與交流電信號(hào)的頻率成正比關(guān)系，當(dāng)頻率高到一定程度、令信號(hào)難以保持穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)電子電路自然就無(wú)法正常工作。為此，電子學(xué)上就提

3、出了“帶寬”的概念，它指的是電路可以保持穩(wěn)定工作的頻率范偉I。而屬于該體系的冇顯示器帶寬、通訊/網(wǎng)絡(luò)屮的帶寬等等。而第二種帶寬的概念大家也許會(huì)更熟悉，它所指的其實(shí)是數(shù)據(jù)傳輸率，轡如內(nèi)存帶寬、總線帶寬、網(wǎng)絡(luò)帶寬等等，都是以“字節(jié)/秒”為單位。我們不清楚從什么時(shí)候起這些數(shù)據(jù)傳輸率的概念被稱為“帶寬”，但因業(yè)界與公眾都接受了這種說法，代表數(shù)據(jù)傳輸率的帶寬概念非常流行，盡管它與電子電路中“帶寬”的本意相差很遠(yuǎn)。對(duì)丁?電子電路中的帶寬，決定因素在丁?電路設(shè)計(jì)。它主耍是由高頻放人部分元件的特性決定，而高頻電路的設(shè)計(jì)是比較困難

4、的部分，成本也比普通電路要高很多。這部分內(nèi)容涉及到電路設(shè)計(jì)的知識(shí)，対此我們就不做深入的分析。而對(duì)于總線、內(nèi)存屮的帶寬，決定其數(shù)值的主要因素在于工作頻率和位寬，在這兩個(gè)領(lǐng)域，帶寬等于工作頻率與位寬的乘積，因此帶寬和工作頻率、位寬兩個(gè)拆標(biāo)成正比。不過工作頻率或位寬并不能無(wú)限制捉高，它們受到很多因素的制約，我們會(huì)在接下來(lái)的總線、內(nèi)存部分對(duì)其作專門論述。二、總線中的帶寬在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)屮,總線的作用就好比是人體屮的神經(jīng)系統(tǒng)，它承擔(dān)的是所冇數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆氊?zé)，而各個(gè)子系統(tǒng)間都必須籍山總線才能通訊，例如，CPU和北橋間有前端總線、北

5、橋與顯卡間為AGP總線、芯片組間有南北橋總線,各類擴(kuò)展設(shè)備通過PCI、PCI-X總線與系統(tǒng)連接；主機(jī)與外部設(shè)備的連接也是通過總線進(jìn)行，如IT前流行的USB2.0、IEEE1394總線等等，一句話，在一部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，所有數(shù)據(jù)交換的需求都必須通過總線來(lái)實(shí)現(xiàn)！按照工作模式不同，總線可分為兩種類型，一種是并行總線，它在同一時(shí)刻可以傳輸多位數(shù)據(jù)，好比是一條允許多輛車并排開的寬敞道路，而且它還有雙向單向Z分；另一種為串行總線，它在同一時(shí)刻只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)，好比只容許一輛車行走的狹窄道路，數(shù)據(jù)必須一個(gè)接一個(gè)傳輸、看起來(lái)仿佛一

6、個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)串，故稱為“串行”。并行總線和串行總線的描述參數(shù)存在一立差別。對(duì)并行總線來(lái)說，描述的性能參數(shù)有以下三個(gè)：總線寬度、時(shí)鐘頻率、數(shù)據(jù)傳輸頻率。其屮，總線寬度就是該總線可同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)，好比是車道容許并排行走的車輛的數(shù)量；例如，16位總線在同一時(shí)刻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為16位，也就是2個(gè)字節(jié)；而32位總線可同時(shí)傳輸4個(gè)字節(jié)，64位總線可以同時(shí)傳輸8個(gè)字節(jié)……顯然，總線的寬度越人，它在同一時(shí)刻就能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)。不過總線的位寬無(wú)法無(wú)限制增加。時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)傳輸頻率的概念在上一期的文章屮有過詳細(xì)介紹，我們就不作贅述

7、?？偩€的帶寬指的是這條總線在單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，它等于總線位寬與工作頻率的乘積。例如，對(duì)于64位、800MHz的前端總線，它的數(shù)據(jù)傳輸率就等于64bitx800MHz-8但yte）=6.4GB/s；32位、33MHzPCI總線的數(shù)據(jù)傳輸率就是32bitx33MHz-8=133MB/s,等等，這項(xiàng)法則可以用于所冇并行總線上面——看到這里，讀者應(yīng)該明白我們所說的總線帶寬指的就是它的數(shù)據(jù)傳輸率，其實(shí)“總線帶寬”的概念同“電路帯寬”的原始概念已經(jīng)風(fēng)馬牛不相及。対串行總線來(lái)說，帶寬和工作頻率的概念與并行總線完全相

8、同，只是它改變了傳統(tǒng)意義上的總線位寬的概念。在頻率相同的情況下，并行總線比串行總線快得多，那么，為什么現(xiàn)在各類并行總線反而耍被串行總線接替呢？原因在丁并行總線雖然一次可以傳輸多位數(shù)據(jù)，但它存在并行傳輸信號(hào)間的干擾現(xiàn)象,頻率越高、位寬越大，干擾就越嚴(yán)重，因此要大幅提窩現(xiàn)有并行總線的帶寬是非常因難的；而串行總線不存在這個(gè)問題，總線頻率可以大幅向上提升，這樣串行總線就可以憑借高