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  • 位宽带宽

    2010-03-04 14:20:00
    在各类电子设备和元器件中,我们都可以接触到带宽的概念,例如我们熟知的显示器的带宽、内存的带宽、总线的带宽和网络的带宽等等;对这些设备而言,带宽是一个非常重要的指标。不过容易让人迷惑的是,在显示器中它...

    最佳答案 - 由提问者2007-04-02 20:50:27选出

    什么是带宽?
    在各类电子设备和元器件中,我们都可以接触到带宽的概念,例如我们熟知的显示器的带宽、内存的带宽、总线的带宽和网络的带宽等等;对这些设备而言,带宽是一个非常重要的指标。不过容易让人迷惑的是,在显示器中它的单位是MHz,这是一个频率的概念;而在总线和内存中的单位则是GB/s,相当于数据传输率的概念;而在通讯领域,带宽的描述单位又变成了MHz、GHz..这两种不同单位的带宽表达的是同一个内涵么?二者存在哪些方面的联系呢?本文就带你走入精彩的带宽世界。
    一、带宽的两种概念
    如果从电子电路角度出发,带宽(Bandwidth)本意指的是电子电路中存在一个固有通频带,这个概念或许比较抽象,我们有必要作进一步解释。大家都知道,各类复杂的电子电路无一例外都存在电感、电容或相当功能的储能元件,即使没有采用现成的电感线圈或电容,导线自身就是一个电感,而导线与导线之间、导线与地之间便可以组成电容——这就是通常所说的杂散电容或分布电容;不管是哪种类型的电容、电感,都会对信号起着阻滞作用从而消耗信号能量,严重的话会影响信号品质。这种效应与交流电信号的频率成正比关系,当频率高到一定程度、令信号难以保持稳定时,整个电子电路自然就无法正常工作。为此,电子学上就提出了“带宽”的概念,它指的是电路可以保持稳定工作的频率范围。而属于该体系的有显示器带宽、通讯/网络中的带宽等等。
    而第二种带宽的概念大家也许会更熟悉,它所指的其实是数据传输率,譬如内存带宽、总线带宽、网络带宽等等,都是以“字节/秒”为单位。我们不清楚从什么时候起这些数据传输率的概念被称为“带宽”,但因业界与公众都接受了这种说法,代表数据传输率的带宽概念非常流行,尽管它与电子电路中“带宽”的本意相差很远。
    对于电子电路中的带宽,决定因素在于电路设计。它主要是由高频放大部分元件的特性决定,而高频电路的设计是比较困难的部分,成本也比普通电路要高很多。这部分内容涉及到电路设计的知识,对此我们就不做深入的分析。而对于总线、内存中的带宽,决定其数值的主要因素在于工作频率和位宽,在这两个领域,带宽等于工作频率与位宽的乘积,因此带宽和工作频率、位宽两个指标成正比。不过工作频率或位宽并不能无限制提高,它们受到很多因素的制约,我们会在接下来的总线、内存部分对其作专门论述。
    二、总线中的带宽
    在计算机系统中,总线的作用就好比是人体中的神经系统,它承担的是所有数据传输的职责,而各个子系统间都必须籍由总线才能通讯,例如,CPU 和北桥间有前端总线、北桥与显卡间为AGP 总线、芯片组间有南北桥总线,各类扩展设备通过PCI、PCI-X 总线与系统连接;主机与外部设备的连接也是通过总线进行,如目前流行的USB 2.0、IEEE1394 总线等等,一句话,在一部计算机系统内,所有数据交换的需求都必须通过总线来实现!
    按照工作模式不同,总线可分为两种类型,一种是并行总线,它在同一时刻可以传输多位数据,好比是一条允许多辆车并排开的宽敞道路,而且它还有双向单向之分;另一种为串行总线,它在同一时刻只能传输一个数据,好比只容许一辆车行走的狭窄道路,数据必须一个接一个传输、看起来仿佛一个长长的数据串,故称为“串行”。
    并行总线和串行总线的描述参数存在一定差别。对并行总线来说,描述的性能参数有以下三个:总线宽度、时钟频率、数据传输频率。其中,总线宽度就是该总线可同时传输数据的位数,好比是车道容许并排行走的车辆的数量;例如,16 位总线在同一时刻传输的数据为16 位,也就是2 个字节;而32 位总线可同时传输4 个字节,64 位总线可以同时传输8 个字节......显然,总线的宽度越大,它在同一时刻就能够传输更多的数据。不过总线的位宽无法无限制增加。时钟频率和数据传输频率的概念在上一期的文章中有过详细介绍,我们就不作赘述。
    总线的带宽指的是这条总线在单位时间内可以传输的数据总量,它等于总线位宽与工作频率的乘积。例如,对于64 位、800MHz 的前端总线,它的数据传输率就等于64bit×800MHz÷8(Byte)=6.4GB/s;32 位、33MHz PCI 总线的数据传输率就是32bit×33MHz÷8=133MB/s,等等,这项法则可以用于所有并行总线上面——看到这里,读者应该明白我们所说的总线带宽指的就是它的数据传输率,其实“总线带宽”的概念同“电路带宽”的原始概念已经风马牛不相及。
    对串行总线来说,带宽和工作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。在频率相同的情况下,并行总线比串行总线快得多,那么,为什么现在各类并行总线反而要被串行总线接替呢?原因在于并行总线虽然一次可以传输多位数据,但它存在并行传输信号间的干扰现象,频率越高、位宽越大,干扰就越严重,因此要大幅提高现有并行总线的带宽是非常困难的;而串行总线不存在这个问题,总线频率可以大幅向上提升,这样串行总线就可以凭借高频率的优势获得高带宽。而为了弥补一次只能传送一位数据的不足,串行总线常常采用多条管线(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,从表面看来它和并行总线很类似,但在内部它是以串行原理运作的。对这类总线,带宽的计算公式就等于
    “总线频率×管线数”,这方面的例子有PCI Express 和HyperTransport,前者有×1、×2、×4、×8、×16 和×32 多个版本,在第一代PCI Express 技术当中,单通道的单向信号频率可达2.5GHz,我们以×16 举例,这里的16 就代表16 对双向总线,一共64条线路,每4 条线路组成一个通道,二条接收,二条发送。这样我们可以换算出其总线的带宽为2.5GHz×16/10=4GB/s(单向)。除10 是因为每字节采用10 位编码。
    三、内存中的带宽
    除总线之外,内存也存在类似的带宽概念。其实所谓的内存带宽,指的也就是内存总线所能提供的数据传输能力,但它决定于内存芯片和内存模组而非纯粹的总线设计,加上地位重要,往往作为单独的对象讨论。
    SDRAM、DDR 和DDRⅡ的总线位宽为64 位,RDRAM 的位宽为16 位。而这两者在结构上有很大区别:SDRAM、DDR 和DDRⅡ的64 位总线必须由多枚芯片共同实现,计算方法如下:内存模组位宽=内存芯片位宽×单面芯片数量(假定为单面单物理BANK);如果内存芯片的位宽为8 位,那么模组中必须、也只能有8 颗芯片,多一枚、少一枚都是不允许的;如果芯片的位宽为4 位,模组就必须有16 颗芯片才行,显然,为实现更高的模组容量,采用高位宽的芯片是一个好办法。而对RDRAM 来说就不是如此,它的内存总线为串联架构,总线位宽就等于内存芯片的位宽。
    和并行总线一样,内存的带宽等于位宽与数据传输频率的乘积,例如,DDR400 内存的数据传输频率为400MHz,那么单条模组就拥有64bit×400MHz÷8(Byte)=3.2GB/s 的带宽;PC 800 标准RDRAM 的频率达到800MHz,单条模组带宽为16bit×800MHz÷8=1.6GB/s。为了实现更高的带宽,在内存控制器中使用双通道技术是一个理想的办法,所谓双通道就是让两组内存并行运作,内存的总位宽提高一倍,带宽也随之提高了一倍!带宽可以说是内存性能最主要的标志,业界也以内存带宽作为主要的分类标准,但它并非决定性能的唯一要素,在实际应用,内存延迟的影响并不亚于带宽。如果延迟时间太长的话相当不利,此时即便带宽再高也无济于事。
    四、带宽匹配的问题
    计算机系统中存在形形色色的总线,这不可避免带来总线速度匹配问题,其中最常出问题的地方在于前端总线和内存、南北桥总线和PCI 总线。
    前端总线与内存匹配与否对整套系统影响最大,最理想的情况是前端总线带宽与内存带宽相,而且内存延迟要尽可能低。在Pentium4 刚推出的时候,Intel 采用RDRAM内存以达到同前端总线匹配,但RDRAM 成本昂贵,严重影响推广工作,Intel 曾推出搭配PC133 SDRAM 的845 芯片组,但SDRAM 仅能提供1.06GB/s 的带宽,仅相当于400MHz前端总线带宽的1/3,严重不匹配导致系统性能大幅度下降;后来,Intel 推出支持DDR266 的845D 才勉强好转,但仍未实现与前端总线匹配;接着,Intel 将P4 前端总线提升到533MHz、带宽增长至5.4GB/s,虽然配套芯片组可支持DDR333 内存,可也仅能满足1/2 而已;现在,P4 的前端总线提升到800MHz,而配套的865/875P 芯片组可支持双通道DDR400——这个时候才实现匹配的理想状态,当然,这个时候继续提高内存带宽意义就不是特别大,因为它超出了前端总线的接收能力。
    南北桥总线带宽曾是一个尖锐的问题,早期的芯片组都是通过PCI 总线来连接南北桥,而它所能提供的带宽仅仅只有133MB/s,若南桥连接两个ATA-100 硬盘、100M 网络、IEEE1394 接口......区区133MB/s 带宽势必形成严重的瓶颈,为此,各芯片组厂商都发展出不同的南北桥总线方案,如Intel 的Hub-Link、VIA 的V-Link、SiS 的MuTIOL,还有AMD 的HyperTransport 等等,目前它们的带宽都大大超过了133MB/s,最高纪录已超过1GB/s,瓶颈效应已不复存在。
    PCI 总线带宽不足还是比较大的矛盾,目前PC 上使用的PCI 总线均为32 位、33MHz类型,带宽133MB/s,而这区区133MB/s 必须满足网络、硬盘控制卡(如果有的话)之类的扩展需要,一旦使用千兆网络,瓶颈马上出现,业界打算自2004 年开始以PCIExpress 总线来全面取代PCI 总线,届时PCI 带宽不足的问题将成为历史。

    六、通讯中的带宽
    在通讯和网络领域,带宽的含义又与上述定义存在差异,它指的是网络信号可使用的最高频率与最低频率之差、或者说是“频带的宽度”,也就是所谓的“Bandwidth”、“信道带宽”——这也是最严谨的技术定义。
    在100M 以太网之类的铜介质布线系统中,双绞线的信道带宽通常用MHz 为单位,它指的是信噪比恒定的情况下允许的信道频率范围,不过,网络的信道带宽与它的数据传输能力(单位Byte/s)存在一个稳定的基本关系。我们也可以用高速公路来作比喻:在高速路上,它所能承受的最大交通流量就相当于网络的数据运输能力,而这条高速路允许形成的宽度就相当于网络的带宽。显然,带宽越高、数据传输可利用的资源就越多,因而能达到越高的速度;除此之外,我们还可以通过改善信号质量和消除瓶颈效应实现更高的传输速度。
    网络带宽与数据传输能力的正比关系最早是由贝尔实验室的工程师Claude Shannon 所发现,因此这一规律也被称为Shannon 定律。而通俗起见普遍也将网络的数据传输能力与“网络带宽”完全等同起来,这样“网络带宽”表面上看与“总线带宽”形成概念上的统一,但这两者本质上就不是一个意思、相差甚远。

    转载于:https://www.cnblogs.com/JackieYang/archive/2010/03/04/1678279.html

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  • 手机内存带宽和分辨率

    千次阅读 2020-04-10 15:54:47
    由于手机soc上分布着几个关键元件,CPU,GPU等,CPUGPU共享内存带宽,而屏幕显示分辨率和内存带宽又有一定的关系, 内存带宽:频率 * 位宽 / 8 * 通道数 ,如小米6的LPDDR4X,如下图 1866 * 2 * 64 / 8 = 29.8GB/...

    纠结这个问题比较久,目前这个结果还有待确定,先记录下自己的目前的记录,如果有问题,欢迎跟我反馈。

    由于手机soc上分布着几个关键元件,CPU,GPU等,CPU和GPU共享内存带宽,而屏幕显示分辨率和内存带宽又有一定的关系,

    内存带宽:频率 * 位宽 / 8 * 通道数 * 倍增系数 ,如小米6的LPDDR4X,如下图

    1866 * 2 * 64 / 8 * 2 = 60 GB/S

    分辨率,一定分辨率下至少需要多少内存带宽呢?以1920*1080为例子

    1920 * 1080 (两百万像素)* 4(字节,R8G8B8A8) * 2(framebuffer) * 60(帧)  = 0.99 GB/S,这里有很大疑惑,网传100万像素需要4GB/S的内存带宽,但是我这里算的并不是,如果*8,那就有可能了,难道是单位不统一?

    小米6的内存是LPDDR4X 1866MHZ,32bit 双通道

    所以内存带宽是,1866 * 32 / 8 * 2 * 2 = 29.8 GB/s 

    https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN3606.pdf

    这里也有参考文档

    今天看到另外一个计算overdraw和内存带宽分辨率的文章感觉很好,转一下

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/31146776

    以手机游戏的最低分辨率1280x720计算,一个屏幕缓冲区加上深度缓冲检测(为了遮挡不能关),每个像素需要6byte,然后以60帧/s的帧率要求,乘起来的结果是:
    
    绘制一屏幕数据(1 overdraw),需要的带宽至少是331776000bytes,也就是0.316Gbytes。
    
    不过,由于透明物体需要和原屏幕像素进行混合,所以还需要回读一次屏幕缓冲区的数据,会增加接近一倍,0.527Gbytes。
    
    如果我们游戏的特效峰值overdraw达到了10(测一下的话,会发现全屏特效特别容易到达高值,乱做单特效都能直接到5),也就是10个屏幕的话,那就是5.27Gbytes。
    
    而在一些老机器上,诸如三星S3,总内存带宽其实也就8G而已……

     

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  • 内存频率与带宽

    万次阅读 2016-12-01 22:22:22
    http://blog.chinaunix.net/uid-14214482-id-3220464.html内存带宽计算公式:带宽=内存核心频率×倍增系数...(通用的计算公式:带宽=频率*位宽/8)内存从SDRAM发展至今DDR4,其改变如下: (1)DDR采用时钟脉冲上升

    参考:http://tech.hexun.com/2010-12-09/126069181.html
    http://blog.chinaunix.net/uid-14214482-id-3220464.html

    内存带宽计算公式:带宽=内存核心频率×倍增系数×(内存总线位数/8)
    (通用的计算公式:带宽=频率*位宽/8)

    内存从SDRAM发展至今DDR4,其改变如下:
    (1)DDR采用时钟脉冲上升、下降沿各传一次数据,1个时钟信号可以传输2倍于SDRAM的数据,所以又称为双倍速率SDRAM。它的倍增系数就是2。
    (2)DDR2仍然采用时钟脉冲上升、下降支各传一次数据的技术(不是传2次),但是一次预读4bit数据,是DDR一次预读2bit的2倍,因此,它的倍增系数是2X2=4。
    (3)DDR3作为DDR2的升级版,最重要的改变是一次预读8bit,是DDR2的2倍,DDR的4倍,所以,它的倍增系数是2X2X2=8。
    (4)DDR4,较为复杂。DDR4如果要继续在物理频率不增加的情况下达到高传输性能,只有两种方法。其一就是增加预取位到16bit;其二就是采用多总线技术。GDDR5显存就使用了双总线技术来达到极高的内存带宽和标称频率。比如GDDR5 5000显存,由于采用双总线技术,我们可以将其看作两颗“GDDR5 2500”并行运行,每颗“GDDR5 2500”预取位数为8bit,两颗组成的“双通道”,预取位数可以看作16bit。

    随着技术的发展,内存的物理频率以及带宽都在增加。
    内存的物理频率是指内存颗粒运行的物理频率,从早期的100MHz到现在的260MHz。
    内存的时钟周期和内存物理频率互为倒数,所以从早期的10ns(1/100MHz)到现在的4n以内。
    而内存名称上的数字则是标称频率,其实并不是物理频率。如DDR 400、DDR2 800、DDR3 1600和DDR4 3200的物理运行频率都是200MHz,物理频率必须乘上倍增系数才能获得相应的标称频率。标称频率是以老旧的SDRAM内存为基准,换算得出利于商业运作和产品标识的频率。

    内存物理频率与标称频率的列表:
    100MHz - DDR200,DDR2 400,DDR3 800,DDR4 1600
    133MHz - DDR266,DDR2 533,DDR3 1067,DDR4 2133
    166MHz - DDR333,DDR2 667,DDR3 1333,DDR4 2666
    200MHz - DDR400,DDR2 800,DDR3 1600,DDR4 3200
    233MHz - DDR3 1887,DDR4 3733,
    266MHz - DDR2 1066,DDR3 2133,DDR4 4266

    从SDRAM-DDR时代,数据总线位宽时钟没有改变,都为64bit,但是采用双通道技术,可以获得64X2=128bit的位宽。如果采用四通道技术,可以达到256bit位宽。

    DDR4 2666组成双通道128bit内存,带宽也将达到42GB/s左右,一些极限玩家甚至有幸体验到四通道(256bit)DDR4 4266内存规格

    例子:
    DDR4 3200(内存颗粒的物理频率=200MHz,预读16bit)组成双通道128bit内存,带宽将达到200MHz*16bit*128bit/8 = 50GB/s左右,如果是四通道(256bit)DDR4 4266内存规格(内存颗粒的物理频率=266MHz,预读16bit),带宽则进一步上升到了266*16*256/8=136GB/s左右

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  • 内存带宽计算方法

    2021-08-26 16:08:22
    内存带宽计算方法: 满配最大内存带宽 = 内存标称频率 x 内存总线位数*...如2路CPU,CPU与内存接口位宽为64,通道数为8的服务器,配2933的内存条时内存带宽为:2933 x 64 x 8 x 2 = 3003392 Mbit/s = 366GB/s ...

    内存带宽计算方法:
    满配最大内存带宽 = 内存标称频率 x 内存总线位数*通道数 x CPU个数
    实际使用的内存带宽 = 内存标称频率 x 内存总线位数 x 实际使用的通道数
    如2路CPU,CPU与内存接口位宽为64,通道数为8的服务器,配2933的内存条时内存的带宽为:2933 x 64 x 8 x 2 = 3003392 Mbit/s = 366GB/s

    展开全文
  • 再以两条标称1066超频到1200的DDR3内存,组成双通道后的带宽: 超频到1200后,内存核心频率应为1200/8=150MHz,而双通道的位宽=128bit: 带宽=150×128×8=153600Mbit=18.75GB 声明:搞机网版权所有,如未注明转载...
  • 内存带宽计算

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    千次阅读 2014-06-13 18:10:56
    显然,内存的容量决定“仓库”的大小,而内存带宽决定“桥梁”的宽窄,两者缺一不可,这也就是常常说道的“内存容量”与“内存速度”。除了内存容量与内存速度,延时周期也是决定其性能的关键。当CPU需要内
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  • 内存带宽和FSB之间的关系

    千次阅读 2010-05-29 23:06:00
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  • DDR3 内存带宽计算

    千次阅读 2016-08-24 15:17:25
    内存带宽计算公式:带宽=内存核心频率×内存总线位数×倍增系数。   先容我从DDR的技术说起,DDR采用时钟脉冲上升、下降沿各传一次数据,1个时钟信号可以传输2倍于SDRAM的数据,所以又称为双倍速率SDRAM。它的...
  •  处理器前端总线带宽=处理器前端总线频率(MHz,处理器外频X4)X位宽(Bit)/8  其中,处理器前端总线频率为处理器外频的4倍(处理器主频=外频X倍频),目前的主流处理器皆为64位处理器,除以8将Bit换算为Byte...
  • 内存带宽如何计算?

    千次阅读 2012-11-19 19:31:35
    今在网上看到一篇有关内存带宽是如何计算的文章,还不错,转过来大家一起分享。 内存带宽计算公式:带宽=内存核心频率×内存总线位数×倍增系数。 先容我从DDR的技术说起,DDR采用时钟脉冲上升、下降沿...
  • 使用mbw测试内存带宽性能

    千次阅读 2019-05-28 18:26:12
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  • 内存带宽意味着什么?

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空空如也

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