Esisiin

Allikas: Vikipeedia
Mitmetuumalises protsessoris on tagasiin siseste, esisiin aga väliste andmete vahetamiseks.

Esisiin (FSB ingl.k. Front Side Bus) on arvuti liides, mis esineb vanemates (1990-2000) Inteli-põhiste protsessorite arvutites. AMD vastavaks tehnoloogiaks on EV6 liides. Mõlema ülesanne on edastada andmeid keskprotsessori ja mälukontrolleri vahel, mida kutsutakse ka põhjasiiniks.

Vastavalt arhitektuurile on mõndades arvutites ka tagasiin, mis ühendab keskprotsessori vahemäluga. Selle liidese ja sellga ühendatud vahemälu vaheline kiirus on suurem kui ühendus muutmäluga läbi esisiini. Esisiini kiirust kasutatakse tavaliselt arvuti kiiruse kirjeldamiseks.

Esialgsed esisiinid on asendatud HyperTransport, Intel QuickPath InterConmnect või Direct Media Interface liidestega kaasaegsemates arvutites.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Termin tuli kasutusele kui Intel kuulutas välja Pentium Pro ja Pentium II protsessorid 1990. aastal. "Esi" viitab siinpuhul protsessori välisele liidesel, mis ühendab protsessori kogu ülejäänud arvuti komponentidega. Tagasiin aga tagab ühenduse ainult vahemälu või teiste keskprotsessoritega.[1]

Esisiini esineb põhiliselt personaalarvutite emaplaatides ja serverites. Sellise tehnoloogia kasutuselevõtt tõi kaasa kiiruse kasvu, mida komplektse siini arhitektuuriga arvutid saavutada ei suutnud eelneval aastakümnel.

Esisiinid ühendavad protsessori ja kogu ülejäänud riistvara tavaliselt kiibistikkude abil, mida Intel implementeeris põhjasilla ja lõunasillana. Teised siinid nagu PCI, Kiirendatud Graafikaportj(AGP) a mälusiinid ühenduvad samuti antud kiibistukkudesse, et andmeid erinevate komponentide vahel edastada. Need teisejärgulised siinid jooksevad tavaliselt esisiini taktsagedusel, kuid ei pruugi olla sellega sünkroniseeritud.

Vastuseks AMD Torrenza algatusele, avas Intel protsessorite pesa esisiinid kolmanda osapoolte seadmetele.[2] Eelnevalt sellelel teadandele hoidis Intel hoolikalt silma peal sellel, kellele anda ligipääs esisiinile, lubades ainult Inteli protsessoreid keksprotsessori pesasse. Antud algatuse tulemusena tulid välja FPGA protsessorid, Intel-Xilinx-Nallatech[3] ja Intel-Altera-XtremeData partnerlusest, mis väljastati 2008. aastal.[4][5][6]

Komponentide töökiirused[muuda | muuda lähteteksti]

Tüüpiline kiibistiku asetus

Protsessor[muuda | muuda lähteteksti]

Üldiselt määratakse protsessori töösagedus nii, et pannakse esisiini taktsagedusele protsessori taktsageduse kordaja. Näiteks kui protsessor töötab kiirusel 3200 MHz, siis ta kasutab esisiini kiirusel 400 MHz. See tähendab, et protsessoril on sisese taktsageduse kordajaks 8 ja protsessor on seatud töötama kaheksa korda kiiremini kui esisiin. Erinevad protsessori sagedused saavutatakse erinevate esisiinide sageduste ja protsessorite kordajatega.

Mälu[muuda | muuda lähteteksti]

Esisiini kiiruse seadmine on otseselt seotud muutmälu kiirusega. Mälukontroller ühendab põhjasilda muutmäluga, samamoodi nagu ka esisiin ühendab protsessorit põhjasillaga. Vahel peavad need siinid töötama ühel kiirusel. Kui määrata esisiini taktsageduseks 450 MHz, tuleb ka mälu taktsageduseks määrata 450 MHz.

Uutemates süsteemides on võimalik näha erinevate suhetega kiirusi (nt. 4:5). Sellises olukorras jookseb mälu 5/4 esisiini kiirusest, mis tähendab et esisiin saab töötada taktsagedusel 400 MHz kuid esisiin sagedusel 500 MHz. Seda kutsutakse tavaliselt asünkroonseks süsteemiks. Erinevate arhitektuuridega komponentide puhul võib selline seadistus kaasa tuua ootamatuid tagajärgesid.

Audio-, video-, pildi- ja graafikatöötluses mängib esisiini kiirus väga suurt rolli. Kuna eelnimetatud tegevused toetuvad raskelt mälule, siis aeglane esisiin võib andmete edastamisele väga palju aega kulutada ja kogu tööprotsessi aeglustada. See tekitab olukorra, kus protsessor peab ootama esisiini järel, enne kui ta midagi edasi saaks teha. Võib tekkida aga olukordi, kus andmete töötlemiseks kulub rohkem aega kui esiisiinil nende kohaletoimetamiseks. Sellisel juhul jõuab esisiin oma töö alati õigeaegselt tehtud ega peata teisi komponente.

Perifeersed siinid[muuda | muuda lähteteksti]

Mälusiiniga sarnasteks siinideks on PCI ja AGP siinid. Ka nende tööprotsess on asünkroonne. Vanemates süsteemides töötavad need siinid mitu korda väiksema taktsagedusega kui esisiin. Selle määrab BIOS. Uutemates süsteemides, PCI, AGP ja PCI-Express perifeersed siinid võtavad vastu privaatseid takti signaale, mis tagab selle, et nad ei sõltu enam esisiini ajastusest.

Kiirendamine (Overclock)[muuda | muuda lähteteksti]

Kiirendamine on nähtus, kus teatud arvuti komponente pannakse töötama suurtematel taktsagedustel kui seda on seatud jooksma töötjate poolt. Seda saavutatakse sageduse, sageduse kordajate ning voolu pingete muutmisega.

Tänapäeval on kiirendamine tunduvalt kergemaks muutunud. Arvutikomponentide tootjad väljastavad tooteid mis on juba ettevalmistatud kiirendamiseks ja samuti on paljudesse emaplaatidesse sisse ehitatud palju automatiseeritud võimalused komponentide kiirendamiseks.

Areng[muuda | muuda lähteteksti]

Esisiini eelis oli suurt paindlikkus ja madal hind kui teda esimest korda kavandati. Mitmetuumalised protsessorid seavad oma tuumad esisiinile ja kasutavad sümmeetrilisusest tulenevaid eeliseid kiiremaks tööks. Ainukeseks piiranguks siinpuhul oligi esisiini andmeedastusvõime.

Esisiini kasutati kõikides Intel Atom, Celeron, Pentium, Core 2 ja Xeon protsessorite mudelites aastani 2008. Esialgu oli esisiin keskmiseks osaks kõikide süsteemi seadmete ühendamiseks protsessoriga.

Selle tehnoloogia negatiivseks küljeks oligi aga see, et liiga palju andmeid üritatakse saata läbi ühe siini. Aastate jooksul muutusid protsessorid aga võimekamateks ja enam ei suutnud esisiin andmete edastamisega hakkama saada. Siit tulidki bälja uued tehnoloogiad: AMD HyperTRansport ja Inteli DMI 2.0 või QPI. Need seadmed ei kasuta enam põhjasilda, et suhelda Sisend- Väljund kontrolleriga, Lõunasillaga ja muude komponentidega, vaid luuakse otsene ühendus. Niimodi kaotatakse koormus esisiinilt ja jaotatakse see laiali.

Tänapäeval on protsessorid arenenud nii kaugele, et mälu kontrollerid on protsessorisse endasse sisse ehitatud, mille tõttu saab HyperTransport või QPI midagi muud effektiivsemalt teha.

Andmeedastuskiirus[muuda | muuda lähteteksti]

Esisiini maksimaalne andmeedastuskiirus saadakse tema andmeraja laiuse, taktsageduse ja andmehulga saatmise arvu (takti tsükli kohta) korrutisena. Näiteks 64 biti laiune esisiin (8 baiti), mis töötab kiirusel 100 MHz ja edastab 4 andmehulka ühe takti tsükliga, omab andmeedastuskiirust 3200 megabaiti sekundis (MB/s).

8 B x 100 MHz x 4/tsükkel = 3200 MB/s

Andmehulga edastus ühe tsükli kohta sõltub kasutatavast tehnoloogiast. GTL+ edastab ühe andmehulga ühe tsükli kohta, EV6 2 andmehulka tsükkli kohta ja AGTL 4 andmehulka tsükli kohta.

Paljud tootjad avaldavad esisiinide kiiruseid megahertsides, kuid turundusmaterjalid esitavad esisiini kiirust kui tõhusa signalisatsiooni määrana (MT/s). Näiteks kui emaplaadi või protsessori siin töötab kiirusel 200 MHz ja teeb 4 andmeedastust tsükli kohta, siis esisiini määr on 800 MT/s.

Esisiini ribalaius määratakse andmeedastuse hulgaga ühe tsükli jooksul, taktsageduse ja bittide arvuga igas edastuses.

Järgnevas tabelis on näha erinevate protsessorite spetsifikatsioone.

Inteli protsessorid[muuda | muuda lähteteksti]

Protsessor Esisiini taktsagedus (MHz) Edastusi tsükli kohta Siini laius Andmeedastuse kiirus (MB/sec)
Pentium 50 - 66 1 64-bit 400 - 528
Pentium Overdrive 25 - 66 1 64-bit 200 - 528
Pentium Pro 60 / 66 1 64-bit 480 - 528
Pentium MMX 60 / 66 1 64-bit 480 - 528
Pentium MMX Overdrive 50 / 60 / 66 1 64-bit 400 - 528
Pentium II 66 / 100 1 64-bit 528 / 800
Pentium II Xeon 100 1 64-bit 800
Pentium II Overdrive 60 / 66 1 64-bit 480 - 528
Pentium III 100 / 133 1 64-bit 800 / 1064
Pentium III Xeon 100 / 133 1 64-bit 800 / 1064
Pentium III-M 100 / 133 1 64-bit 800 / 1064
Pentium 4 100 / 133 4 64-bit 3200 - 4256
Pentium 4-M 100 4 64-bit 3200
Pentium 4 HT 133 / 200 4 64-bit 4256 / 6400
Pentium 4 HT Extreme Edition 200 / 266 4 64-bit 6400 / 8512
Pentium D 133 / 200 4 64-bit 4256 - 6400
Pentium Extreme Edition 200 / 266 4 64-bit 6400 / 8512
Pentium M 100 / 133 4 64-bit 3200 / 4256
Pentium Dual-Core 200 / 266 4 64-bit 6400 / 8512
Pentium Dual-Core Mobile 133 - 200 4 64-bit 6400 - 8512
Celeron 66 - 200 1-4 64-bit 528 - 6400
Celeron Mobile 133 - 200 1-4 64-bit 4256 - 6400
Celeron D 133 4 64-bit 4256
Celeron M 66 - 200 1-4 64-bit 528 - 6400
Celeron Dual-Core 200 4 64-bit 6400
Celeron Dual-Core Mobile 133 - 200 4 64-bit 4256 - 6400
Itanium 100 / 133 1 64-bit 800 / 1064
Itanium 2 100 - 166 4 64-bit 3200 - 5312
Xeon 100 - 400 4 64-bit 3200 - 12800
Core Solo 133 / 166 4 64-bit 4256 / 5312
Core Duo 133 / 166 4 64-bit 4256 / 5312
Core 2 Solo 133 - 200 4 64-bit 4256 - 6400
Core 2 Duo 200 - 333 4 64-bit 6400 - 10656
Core 2 Duo Mobile 133 - 266 4 64-bit 4256 - 8512
Core 2 Quad 266 / 333 4 64-bit 8512 / 10656
Core 2 Quad Mobile 266 4 64-bit 8512
Core 2 Extreme 266 - 400 4 64-bit 8512 - 12800
Core 2 Extreme Mobile 200 / 266 4 64-bit 6400 / 8512
Atom 100 - 166 4 64-bit 3200 - 5312

AMD protsessorid[muuda | muuda lähteteksti]

Protsessor Esisiini taktsagedus (MHz) Edastusi tsükli kohta Siini laius Andmeedastuse kiirus (MB/sec)
K5 50 - 66 1 64-bit 400 - 528
K6 66 1 64-bit 528
K6-II 66 - 100 1 64-bit 528 - 800
K6-III 66 / 100 1 64-bit 528 - 800
Athlon 100 / 133 2 64-bit 1600 - 2128
Athlon XP 100 / 133 / 166 / 200 2 64-bit 1600 - 3200
Athlon MP 100 / 133 2 64-bit 1600 - 2128
Mobile Athlon 4 100 2 64-bit 1600
Athlon XP-M 100 / 133 2 64-bit 1600 - 2128
Duron 100 / 133 2 64-bit 1600 - 2128
Sempron 166 / 200 2 64-bit 2656 - 3200

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Todd Langley and Rob Kowalczyk (Jaanuar 2009). "Introduction to Intel Architecture: The Basics". "White paper". Intel Corporation. Vaadatud 1. mai 2016. 
  2. Charlie Demerjian (17. aprill 2007). "Intel opens up its front side bus to the world+dog: IDF Spring 007 Xilinx heralds the bombshell". The Inquirer. Vaadatud 1. mai 2016. 
  3. "Nallatech™ Launches Early Access Program for the Industry’s First FSB-FPGA Module". Business Wire news release (Nallatech). 18. september 2007. Vaadatud 1. mai 2016. 
  4. "XtremeData Offers Stratix III FPGA-Based Intel FSB Module". Business Wire news release (Chip Design magazine). 18. september 2007. Vaadatud 1. mai 2016. 
  5. Ashlee Vance (17. aprill 2007). "High fiber diet gives Intel 'regularity' needed to beat AMD". The Register. Vaadatud 1. mai 2016. 
  6. "XtremeData Begins Shipping 1066 MHz Altera Stratix III FPGA-Based Intel FSB Module". Business Wire news release (XtremeData). 17. juuni 2008. Vaadatud 1. mai 2016. 

Vaata Lisaks[muuda | muuda lähteteksti]