2019-08-28 FSB总线、HT总线、QPI总线、DMI总线区别

【FSB总线、HT总线、QPI总线、DMI总线区别】

FSB：是Front Side BUS的英文缩写，中文叫前端总线，是将中央处理器（CPU）连接到北桥芯片的系统总线，它是CPU和外界交换数据的主要通道。前端总线的数据传输能力对计算机整体性能影响很大，如果没有足够带宽的前端总线，即使配备再强劲的CPU，用户也不会感觉到计算机整体速度的明显提升。这个名称是由AMD在推出K7微架构系列CPU时提出的概念，但是一直以来都被大家误认为是外频的另一个名称。我们所说的外频指的是CPU与主板连接的速度，这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，而前端总线的速度指的是数据传输的速度，由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的位宽和传输频率，即数据带宽=（总线频率×数据位宽）÷8。目前PC机上主流的前端总线频率有800MHz、1066MHz、1333MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大。虽然前端总线频率看起来已经很高，但与同时不断提升的内存频率、高性能显卡（特别多显卡系统）相比，CPU与芯片组存在的前端总线瓶颈仍未根本改变。例如，64位、1333MHz的FSB所提供的内存带宽是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s，与双通道的DDR2-667内存刚好匹配，但如果使用双通道的DDR2-800、DDR2-1066的内存，这时FSB的带宽就小于内存的带宽。更不用说和三通道和更高频率的DDR3内存搭配了。

HT总线：HT是Hyper-Transport的简称，是AMD为K8平台专门设计的高速串行总线。它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”(Lightning Data Transport，闪电数据传输)。2001年7月这项技术正式推出，AMD同时将它更名为Hyper-Transport。随后，Broadcom、Cisco、Sun、NVIDIA、ALI、ATI、Apple等许多企业均决定采用这项新型总线技术，而AMD也借此组建Hyper-Transport技术联盟（HTC），从而将Hyper-Transport推向产业界。Hyper-Transport本质是一种为主板上的集成电路互连而设计的端到端总线技术，目的是加快芯片间的数据传输速度。Hyper-Transport技术在AMD平台上使用后，是指AMD CPU到主板芯片之间的连接总线（如果主板芯片组是南北桥架构，则指CPU到北桥），即HT总线，类似于Intel平台中的前端总线（FSB），但Intel平台目前还没采用。在基础原理上，Hyper-Transport与目前的PCI Express非常相似，都是采用点对点的单双工传输线路，引入抗干扰能力强的LVDS信号技术，命令信号、地址信号和数据信号共享一个数据路径，支持DDR双沿触发技术等等，但两者在用途上截然不同—PCI Express作为计算机的系统总线，而Hyper-Transport则被设计为两枚芯片间的连接，连接对象可以是处理器与处理器、处理器与芯片组、芯片组的南北桥、路由器控制芯片等等，属于计算机系统的内部总线范畴。Hyper-Transport技术从规格上讲已经用HT1.0、HT2.0、HT3.0、HT3.1。

第一代Hyper-Transport的工作频率在200MHz—800MHz范围。因采用DDR技术，Hyper-Transport的实际数据激发频率为400MHz—1.6GHz，可支持2、4、8、16和32bit等五种通道模式，800MHz下，双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/s，远远高于当时任何一种总线技术。

2004年2月，Hyper-Transport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium，HTC)又发布了Hyper-Transport 2.0规格，使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz，双向16bit模式的总线带宽提升到了8.0GB/s、9.6GB/s和11.2GB/s，而当时Intel915G架构前端总线在6.4GB/s。

2007年11月19日，AMD正式发布了Hyper-Transport 3.0总线规范，提供了1.8GHz、2.0GHz、2.4GHz、2.6GHz几种频率，最高可以支持32通道。32位通道下，其总线的传输效率可以达到史无前例的41.6GB/s。超传输技术联盟(HTC)在2008年8月19日发布了新版Hyper-Transport 3.1规范和HTX3规范，将这种点对点、低延迟总线技术的速度提升到了3.2GHz，再结合双倍数据率(DDR)，那么64-bit带宽可达51.2GB/s(即6.4GHzX 64bit/8)。

与AMD的HT总线技术相比，Intel的FSB总线瓶颈也很明显。面对这种带宽上的劣势，Intel要想改变这种处理器和北桥设备之间带宽捉襟见肘的情况，纵使在技术上将FSB频率进一步提高到2133MHz，也难以应付未来DDR3内存及多显卡系统所带来的带宽需求，Intel推出新的总线技术势在必行，所以，QPI总线就应运而生了。

QPI总线：是Quick Path Interconnect的缩写，译为快速通道互联，它的官方名字叫做CSI（Common System Interface公共系统界面），用来实现芯片之间的直接互联，而不是再通过FSB连接到北桥，矛头直指AMD的HT总线。

QPI是一种基于包传输的串行式高速点对点连接协议，在每次传输的20bit数据中，有16bit是真实有效的数据，其余4位用于循环校验，以提高系统的可靠性。由于QPI是双向的，在发送的同时也可以接收另一端传输来的数据，这样，每个QPI总线总带宽= QPI频率×每次传输的有效数据（即16bit/8=2Byte）×双向。所以QPI频率为4.8GT/s的总带宽=4.8GT/s×2Byte×2=19.2GB/s，QPI频率为6.4GT/s的总带宽=6.4GT/s×2Byte×2=25.6GB/s。此外，QPI另一个亮点就是支持多条系统总线连接，Intel称之为multi-FSB。系统总线将会被分成多条连接，并且频率不再是单一固定的，根据各个子系统对数据吞吐量的需求调整，这种特性无疑要比AMD目前的HT总线更具弹性。

在处理器中集成内存控制器的Intel微架构，抛弃了沿用多年的的FSB，CPU可直接通过内存控制器访问内存资源，而不是以前繁杂的“前端总线——北桥——内存控制器”模式。并且，与AMD在主流的多核处理器上采用的4HT3（4根传输线路，两根用于数据发送，两个用于数据接收）连接方式不同，英特尔采用了4+1 QPI互联方式（4针对处理器，1针对I/O设计），这样多处理器的每个处理器都能直接与物理内存相连，每个处理器之间也能彼此互联来充分利用不同的内存，可以让多处理器的等待时间变短。在Intel高端的安腾处理器系统中，QPI高速互联方式使得CPU与CPU之间的峰值带宽可达96GB/s，峰值内存带宽可达34GB/s。这主要在于QPI采用了与PCI-E类似的点对点设计，包括一对线路，分别负责数据发送和接收，每一条通路可传送20bit数据。QPI总线可实现多核处理器内部的直接互联，而无须像以前那样还要再经过FSB进行连接，从而大幅提升整体系统性能。

DMI总线：是Direct Media Interface的缩写，中文叫做直接媒体接口，是Intel公司开发用于连接主板南北桥的总线，取代了以前的Hub-Link总线。DMI采用点对点的连接方式，具有PCI-E总线的优势。DMI实现了上行与下行各1GB/s的数据传输率，总带宽达到2GB/s。

在Intel的Nehalem架构发布之初，由于集成了内存控制器，需要一个更为快速的数据传输接口来进行处理器数据和内存数据的传输，同时还要保证与主板上的其他芯片和接口如PCIE2.0和ICH南桥芯片之间的连接速度，所以当时采用了QPI总线技术，然而到了Lynnfield核心的Core i7/i5系列，其核心内部完全集成了内存控制器、PCI-E 2.0控制器等，也就是说将整个北桥都集成到了CPU内部，还稍有加强，在数据传输方面的要求自然要更高，所以Intel在CPU内部依然保留了QPI总线，用于CPU内部的数据传输。而在与外部接口设备进行连接的时候，需要有一条简洁快速的通道，就是DMI总线。这样，这两个总线的传输任务就分工明确了，QPI主管内，DMI主管外。