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  • PCI、AGP、PCI-E总线带宽的计算方法

  • 发表时间:2020年04月10日
  • 总线是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线。主要参数有总线位宽总线时钟频率总线传输速率


    ※总线位宽决定输入/输出设备之间一次数据传输的信息量,用位(bit)表示,如总线宽度为8位、16位、32位和64位。

    ※总线时钟频率是总线的工作频率,以MHz表示。

    ※总线传输速率是总线上每秒钟所能传输的最大字节数。通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率。


    一. 并行总线

    并行总线带宽(MB/s)=并行总线时钟频率(MHz)*并行总线位宽(bit/8=B)*每时钟传输几组数据(cycle)

    ●PCI总线位宽是32位,总线频率33MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为127.2MB/s,即1017.6Mbps。

    ●PCI2.1总线位宽是64位,总线频率66MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为508.6MB/s,即4068.8Mbps。

    ●AGP总线位宽是32位,总线频率66MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为254.3MB/s,即2034.4Mbps。

    ●AGPPro总线位宽是32位,总线频率66MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为254.3MB/s,即2034.4Mbps。

    AGPPro是AGP的改进型,它使工作站级主板也能利用AGP的加速性能,降低了AGP所需的电压供应,并没有什么太大的改变。

    ●AGP2X总线位宽是32位,总线频率66MHz,每时钟传输2组数据,它的带宽为508.6MB/s,即4068.8Mbps。

    ●AGP4X总线位宽是32位,总线频率66MHz,每时钟传输4组数据,它的带宽为1017.3MB/s,即8138.4Mbps。

    ●AGP8X总线位宽是32位,总线频率66MHz,每时钟传输8组数据,它的带宽为2034.6MB/s,即16276.8Mbps。

    顺带说说:

    ○ISA总线位宽是16位,总线频率8.3MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为15.9MB/s,即127.2Mbps。

    ○EISA总线位宽是32位,总线频率8.3MHz,每时钟传输1组数据,它的带宽为31.8MB/s,即254.4Mbps。


    二. 串行总线

    好,该说最新的PCI Express了,和上面这些并行总线不同的是,PCI Express属于串行总线,总线带宽和总线时钟频率的概念与并行总线完全相同,只是它改变了传统意义上的总线位宽的概念。串行总线采用多条管线(或通道)的做法实现更高的速度,管线之间各自独立,多条管线组成一条总线系统。如PCI Express x1,PCI Express x2,PCI Expressx 16等。


    PCI Express总线频率2500MHz,这是在100MHz的基准频率通过锁相环振荡器(PhaseLockLoop,PLL)达到的。

    串行总线带宽(MB/s)=串行总线时钟频率(MHz)*串行总线位宽(bit/8=B)*串行总线管线*编码方式*每时钟传输几组数据(cycle)


    ◆PCI Express x1总线位宽是1位,总线频率2500MHz,串行总线管线是1条,每时钟传输2组数据,编码方式为8b/10b,它的带宽为476.84MB/s,即3814.7Mbps。(带宽是PCI的3.75倍)

    公式是2500000000(Hz)*1/8(bit)*1(条管线)*8/10(bit)*2(每时钟传输2组数据)=500000000B/s=476.8371582MB/s,即3814.6972656Mbps。


    下面给出其它类型组合的带宽。

    ◆PCI Expressx2的带宽为953.68MB/s,即7629.4Mbps。(此模式仅用于主板内部接口而非插槽模式)

    ◆PCI Expressx4的带宽为1907.36MB/s,即15258.9Mbps。

    ◆PCI Expressx8的带宽为3814.72MB/s,即30517.8Mbps。

    ◆PCI Expressx16的带宽为7629.44MB/s,即61035.5Mbps。(带宽是AGP8X的3.75倍。)

    ◆PCI Expressx32的带宽为15258.88MB/s,即122071Mbps。


    可能有朋友感觉在这看到的带宽数据比别处看到的值要小,因为我采录的是实际数据,而非文稿数据。就如同说硬盘160GB,而实际能用的只有153GB左右。感兴趣的朋友请接着往下看!


    PCI的带宽常被引述为132MB/秒,这是文稿数据,它的实际带宽是127.2MB/秒。造成如此差异是因为:

    1.对工作频率具体数值引用的不同。

    2.容量单位上存在二进制计量与十进制计量,132MB/秒来源于十进制计量,127.2MB/秒来源于二进制计量。

    并行总线带宽(MB/s)=并行总线时钟频率(MHz)*并行总线位宽(bit/8=B)*每时钟传输几组数据(cycle)

    B/s=Hz*bytes*cycle

    MB/s=MHz*bytes*cycle


    132MB/秒:

    PCI的工作频率是33MHz,即33MHz*1000000=33000000Hz。

    PCI的位宽是32bits,即4bytes。

    PCI每时钟传输1组数据。

    33000000Hz*4bytes*1cycle=132000000byte/s除以10的6次方(十进制计量)=132megabyte/s=132MB/s


    而127.2MB/秒:

    PCI的工作频率是以30ns来表示,Xns的倒数*1000=YMHz,即30ns的倒数*1000=33.333333MHz,33.333333MHz*1000000=33333333Hz。

    PCI的位宽是32bits,即4bytes。

    PCI每时钟传输1组数据。

    33333333Hz*4bytes*1cycle=133333332byte/s除以2的20次方(二进制计量)=127.15mebibyte/s=127.2MB/s=1017.6Mb/s


    PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看,PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲,使之能支持10种外设,并能在高时钟频率下保持高性能,它为显卡,声卡,网卡,MODEM等设备提供了连接接口,它的工作频率为33MHz/66MHz。


    最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下,传输带宽达到了133MB/s(33MHzX32bit/8),基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求,1993年又提出了64bit的PCI总线,后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz。


    PCI-E技术简介

    随着图像处理技术和人们对于游戏需求的急速增长,传统的AGP接口已经远远不能满足时下疯狂的数据传输的需求,于是早在2001年的春季IDF(Intel开发者论坛)上,Intel公司已经宣布要用一种新的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接,并称之为第三代I/O总线技术(3rdGenerationI/O,也就是3GIO);到了2001年底,包括Intel、AMD、DELL、IBM等20多家业界主导公司加入了PCI-SIG(PCI特殊兴趣小组)并开始起草3GIO规范的草案;2002年草案完成,并把3GIO正式命名为PCI Express。这就是PCI-E的由来。


    简单来说,PCI-E能够提供2.5Gbit/s的单向单线连接传输速率。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输,PCI Express的双单工接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异跟半双工和全双工类似。同时PCI Express串行连接使用了内嵌时钟技术(8b/10b编码模式),时钟信息直接写入数据流中,这对比大多数并行总线要额外传输保持同步的时钟信号来说更能节省传输的通道和提高传输效率。


    一个PCI Express连接可以被配置成x1,x2,x4,x8,x12,x16和x32的数据带宽。x1的通道能实现单向312.5MB/秒(2.5Gbit/s*1/8位)的传输速率,同理x32通道连接就能提供10GB/秒的速率,但考虑使用8b/10b编码实际上有20%左右的消耗,实际的传输速率大概是8GB/S(x32单向)。一般的显卡使用的PCI-E X16标准,数据传输率为4.8GB/S,远远高于现在最流行的AGP 8X的2.1GB/S的数据流量。


    对于广大的消费者来说,PCI-E直接带来的就是显卡性能得大幅度提升,它可以在一段时间内彻底解决困扰大家的显示卡传输带宽的问题,而且在今后游戏的配合下,我们可以使用更高级的显示卡获得更加逼真的效果。


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