• Thứ Hai, 31/10/2005 16:17 (GMT+7)

    Bus: Front-side, Backside

    Định nghĩa: Bus là những đường truyền vật lý để kết nối bộ vi xử lý với bộ nhớ của máy tính và các thiết bị có liên quan. Front-side bus nối CPU với bộ nhớ chính và đường bus của thiết bị ngoại vi đi đến những thành phần của hệ thống như đĩa cứng, modem và card mạng. Backside bus là kết nối với tốc độ tương đối cao mà CPU dùng để chuyển thông tin vào và ra khỏi bộ nhớ đệm bên ngoài, thông thường nhất là bộ nhớ đệm thứ cấp (Level 2 cache). Bus thường được biểu thị bằng tốc độ, ở dạng megahertz.

    Bạn thắc mắc tại sao không đưa bộ máy 110 phân khối của chiếc xe Dream xuống xe đạp và cứ thế đi bất cứ đâu? Dĩ nhiên, điều này vẫn có thể làm được nếu chiếc xe đạp của bạn có thể chịu được tải và không bị cong trục, gãy khung.

    Tương tự như vậy, người dùng máy tính lão luyện biết rằng chỉ đơn giản gắn bộ xử lý mạnh nhất vào máy tính chưa được tinh chỉnh thì không thể bảo đảm sẽ cải thiện được tốc độ chung một cách đáng kể.

    Sâu xa hơn, tốc độ và hiệu quả của chính CPU phụ thuộc đáng kể vào front-side bus mà các kỹ sư đã thiết kế trong chip set làm chức năng xử lý.

    Yếu tố then chốt quyết định hiệu năng thực sự của CPU là tốc độ của front-side bus, đường trục chính mà CPU dùng để giao tiếp với phần còn lại của hệ thống. Front-side bus hiện nay, như loại 400MHz trong Pentium 4, truyền dữ liệu đến và đi với tốc độ hơn gấp ba lần so với front-side bus 133MHz của Pentium III.

    Ngược lại, backside bus, tự giới hạn trong việc thao tác dữ liệu đệm, chạy thực sự với tốc độ của CPU. "Thời xưa" (khoảng giữa những năm 1990), backside bus là phương tiện quan trọng để duy trì hoạt động của dữ liệu. Cả Pentium II và Pentium Pro của Intel đều dùng cái gọi là bộ đệm ngoài chip, lưu trữ dữ liệu thường được dùng đến nhất, gần với bộ xử lý chính (cả về khoảng cách và tốc độ truy cập) hơn so với dữ liệu được lưu trong bộ nhớ thông thường (xem thêm bài "cache memory", PC World VN 10/2000, tr. 80). Đường dẫn nối CPU với nguồn đệm này cho phép trao đổi dữ liệu của hai phía với tốc độ của CPU. Đối thủ cạnh tranh của Intel là AMD cũng ngay lập tức dùng đến chiến thuật này.

    Trong và ngoài chip

    Tuy nhiên, có những khiếm khuyết đối với thiết kế bộ nhớ đệm nằm ngoài chip. Chi phí sản xuất chip set đôi cao hơn thiết kế chip đơn và hai thành phần riêng biệt sẽ chiếm chỗ nhiều hơn trên bo mạch chính. Ngoài ra, những máy Pentium đầu tiên theo thiết kế backside bus phải dùng đến loại RAM tĩnh đặc biệt, rất đắt tiền để làm bộ nhớ đệm.

    Chỉ gần đây, các kỹ sư thiết kế bộ vi xử lý mới thực hiện được bước tiến trong giao tiếp giữa CPU và bộ đệm: tích hợp bộ đệm L2 vào trong chất nền bán dẫn của chính CPU. Điều này cho phép thu nhỏ kích thước của phần xử lý, giảm chi phí đóng gói và cho phép các nhà thiết kế dùng loại RAM tĩnh có giá thành thấp hơn. Thay vì phải cần đến một đường dây dẫn để nối CPU và bộ nhớ, giờ đây các nhà thiết kế chip có thể kết hợp backside bus vào trong tấm bán dẫn. Hầu hết các bộ xử lý thông dụng trên thị trường hiện nay đều đưa bộ đệm thứ cấp lên ngay trên chip. Tuy nhiên, backside bus không hoàn toàn biến mất. Các bộ xử lý 400-500MHz PowerPC G4 dùng trong các máy tính của Apple như Power Mac G4, máy tính xách tay Cube và Titanium vẫn tiếp tục dùng thiết kế backside bus. Bộ xử lý G4 dùng bộ nhớ đệm theo cơ chế backside với dung lượng 1MB ngay trên bộ xử lý và backside bus 64 bit kết hợp với front-side bus 100MHz để đạt được tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 800M bit/s.

    Intel và Compaq đều không bỏ rơi backside bus. Những loại chip cao cấp có bộ nhớ đệm cấp 3 trong bộ xử lý Itanium 64 bit của Intel và Alpha EV8 của Compaq đều tiếp tục dùng thiết kế bus này để lưu chuyển dữ liệu.

    Ngoài ra, việc tách riêng bộ nhớ đệm còn mở ra phương thức hiệu quả cho khả năng đa xử lý trong PC và server có trên một bộ xử lý. Mỗi bộ xử lý sẽ không có riêng bộ nhớ đệm và sẽ dùng chung bộ nhớ trung tâm. Tuy nhiên, điều này có thể làm giảm tốc độ chung của hệ thống khi các bộ xử lý đều muốn tranh giành nguồn tài nguyên này.

    Computerworld

    ID: A0106_54