Шина данных

Производительность и разрядность внешней шины данных являются основными характе­ристиками центрального процессора, определяющими быстродействие, с которым данные пе­редаются в процессор или из него.

Данные в компьютере передаются в виде цифр через одинаковые промежутки времени. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сиг­нал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данных — сигнал напряжения низкого уровня (около О В). Чем больше линий, тем больше битов можно пере­дать за одно и то же время. Современные процессоры, начиная с Pentium и Athlon и заканчи­вая Core 2 и Athlon 64 Х2, и даже Itanium 2, имеют 64-разрядные внешние шины данных. Это означает, что все эти процессоры могут передавать в системную память (или получать из нее) одновременно 64 бит (8 байт) данных.

Представим себе, что шина — это автомагистраль с движущимися по ней автомобилями. Если автомагистраль имеет всего по одной полосе движения в каждую сторону, то по ней в одном направлении в определенный момент времени может проехать только одна машина. Если вы хотите увеличить пропускную способность дороги, например вдвое, вам придется ее расширить, добавив еще по одной полосе движения в каждом направлении.

По мере развития процессоров количество "полос" возрастало. 8-разрядный процессор можно сравнить с однополосной дорогой, поскольку за один раз передается один байт ин­формации (1 байт равен 8 битам). 16-разрядный процессор, способный обрабатывать по два байта, можно сравнить с двухполосной дорогой. Четырехполосная дорога с двумя полосами в каждом направлении — аналог 32-разрядной шины, способной передавать по четыре байта информации за раз. Продолжая развивать данную аналогию, 64-разрядную шину можно сравнить с восьмиполосным шоссе, по которому данные передаются в процессор и обратно.

Когда были созданы 64-разрядные шины, разработчики микросхем столкнулись с такой ситуацией: увеличение производительности невозможно из-за слишком больших сложностей с синхронизацией всех 64 битов. Разработчики пришли к выводу, что уменьшение количества линий позволяет значительно увеличить скорость передачи данных, тем самым достигнув больших полос пропускания. В связи с этим новые процессоры обладают 4- или 16-разряд­ными шинами данных, которые, тем не менее, характеризуются большей пропускной способ­ностью, чем 64-разрядные шины, на смену которым они пришли.

Еще одно улучшение, реализованное в новых процессорах, — возможность использования нескольких шин для различных задач. Традиционная процессорная архитектура предполага­ла передачу всех данных по одной шине. Сейчас же для обмена данными с набором микро­схем, памятью и разъемами графических карт используются разные физические шины.