随P4X系列芯片组的推出,英特尔下一代旗舰级芯片组——X58上市日程也离我们是越来越近。其实Intel在今年5月份就曾揭露关于下一代旗舰X58主板信息,而在今年Computex展览的INTEL展区中已经可以看到各协力厂商所推出X58主板,只是这些产品仍处于最初的工程样品阶段。下一代桌上型X58主板预计取代现行X48主板,锁定高端玩家市场,INTEL率先在这款新产品导入LGA1366脚位设计的Nehalem处理器(代号为Bloomfield),不过此次X58最大的亮点并不是支持Nehalem处理器之上,而是它所引入推名为QuickPath Interconnect的总线技术。该技术将取代陪伴了我们多年的前端总线(FSB)技术,成为新一代CPU与CPU、CPU与芯片组(CPU与内存)之间的连接总线……
多核心时代,FSB架构成英特尔平台瓶颈
一直以来,在Intel处理器中,处理器与内存之间的通信都是通过前端总线(FSB)来完成的。在芯片世界,芯片互连一直是瓶颈问题。虽然处理器性能逐渐攀升,但是芯片互连性能却以一个很慢的速度在提升,从而导致芯片互连出现了瓶颈问题。特别是随着多处理核心的到来,处理核心与内存之间,核心与核心之间的数据共享和协调就变得异常复杂起来,英特尔平台所采用前端总线的瓶颈问题越来越明显,特加是在多处理器的服务器平台中更为明显。
目前Intel处理器主流的前端总线频率有800MHz、1066MHz、1333MHz几种,而就在2007年11月,Intel再度将处理器前端总线提升至1600MHz(默认外频400MHz),这比2003年最高端的800MHz FSB总线频率整整提升了一倍。这样高的前端总线频率,其带宽有多大呢?前端总线为1333MHz时,处理器与北桥之间的带宽是10.67GB/s,而提升到1600MHz能达到12.80GB/s,增加了20%。虽然Intel处理器的前端总线频率看起来已很高,但CPU与芯片组存在的前端总线瓶颈仍未根本改变。例如1333MHz的FSB所提供的内存带宽是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s,其与双通道的DDR2 667正好匹配,但如果使用双通道的DDR2 800、DDR2 1066的内存,这时候FSB的带宽就小于内存的带宽,更不用说和未来的三通道高频率DDR3内存搭配了。同时与AMD的HyperTransport(HT)总线技术相比,FSB的带宽瓶颈也很明显。以目前AMD最新的HT 3.0的为例,HT3.0将工作频率从HT 2.0最高的1.4GHz增到2.6GHz,提升幅度几乎又达一倍。这样,HT 3.0在2.6GHz高频率32bit高位宽的运行模式下,它即可提供高达41.6GB/s的总线带宽(即使在16bit位宽下它也能提供20.8GB/s带宽),相比FSB优势明显,应付近两年内内存、显卡和处理器的未来需要也没有问题。
同时,对于多处理器系统,多个处理器共享一个FSB连接到北桥,再通过北桥里边的内存控制器来访问内存。FSB是抢占性的,通过仲裁器决定哪一个处理器可以占用总线。在多处理器系统中,每个处理器通过单独的FSB连接到北桥,这样不同的处理器之间就不会出现一个处理器占用总线而另一个在等待的情况了,但是不同的处理器还是共用相同的内存控制器,这样不同的处理器之间还是要争夺内存的带宽。此外,在多处理器系统中,不同处理器之间需要进行缓存同步,在FSB这样的架构下,缓存同步要通过读写内存来实现,造成处理器缓存之间访问的延迟很大。随着处理器核心性能的提高,以及核心数量的急剧增长,FSB正在日益成为瓶颈,必须加以解决。
因此,Intel 要想在多核心时代处于不败之地,目前首要问题就是顺利解决系统资源的分配难题、充分发挥多核心的优势,这就是英特尔推出QPI总线技术的最终目的。 Intel自身也清醒地认识到,要想再通过单纯提高处理器的外频和FSB,已难以象以前那样带来更好的性能提升。Intel推出新的总线技术势在必行。
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