帶寬的計算---轉自網絡

          帶寬，這個常常出如今內存、顯存、顯示器的技術參數究竟是什麼？其實，帶寬有PC中是無處不在，下面就讓咱們一塊兒來聽聽關於帶寬的故事，瞭解一下帶寬的基礎知識。不管是初學者仍是有必定經驗的用戶，文中介紹的內容都值得去學習和掌握。這些概念有利於你們深刻、全面的瞭解計算機知識，是成爲一個硬件高手的必經之路。

    你知道嗎？數字世界中的比特

    在數字世界裏沒有電影、沒有雜誌、沒有一首首的樂曲，只有一個個的數字「1」和「0」。之前人們對於數字世界中的這兩個數字還不知道如何命名，直到1946年普林斯頓大學的統計學家約翰•土吉（John Turkey）把它們定爲二進制，纔有了比特（Bit）這一術語。比特是電腦當中最小的量單位，1 MB=1024 KB=1024×1024 Byte=1024×1024×8 Bit。

 

  1、認識帶寬

 

  在電子學領域裏，錶帶寬是用來描述頻帶寬度的。可是在數字傳輸方面，也經常使用帶寬來衡量傳輸數據的能力。用它來表示單位時間內（通常以「秒」爲單位）傳輸數據容量的大小，表示吞吐數據的能力。這也意味着，寬的帶寬每秒鐘能夠傳輸更多的數據。因此咱們通常也將「帶寬」稱爲「數據傳輸率」。

  帶寬的單位通常有兩種表現形式第一種是B/s、KB/s或MB/s，表示單位時間（秒）內傳輸的數據量（字節、千字節、兆字節）第二種是bps（或稱b/s）、Kbps（或稱Kb/s）或Mbps（或稱Mb/s），表示單位時間（秒）內傳輸的數據量（比特、千比特、兆比特）。這兩種帶寬的換算公式是：1 B/s=8 bps（b/s）、1 KB/s=8 Kbps（Kb/s）、1 MB/s=8 Mbps（Mb/s）。

 

  2、帶寬隨個數

 

  在不少文章裏每每看見關於帶寬的各類描述，那麼怎麼計算電腦當中的各類帶寬呢？下面將向你們詳細說明PC中的各種帶寬（均爲峯值帶寬，也就理論的最大帶寬）。但你們也要清楚一點，在實際工做時，未必能達到峯值帶寬。影響帶寬的因素有不少，好比，數據寫入和讀出總要有必定的延遲時間。

 

  1.CPU帶寬

  所謂的CPU帶寬是指CPU與北橋芯片之間的數據傳輸率，單位通常爲「MB/s」或「GB/s」。其計算公式以下：

  CPU帶寬=前端總線頻率×數據總線位數/8。

  以533MHz前端總線頻率的Pentium 4爲例，其帶寬爲：533×64/8=4264MB/s。

 

2.內存帶寬

  所謂的內存帶寬是指內存與南橋芯片之間的數據傳輸率，單位通常爲「MB/s」或「GB/s」。其計算公式以下：

  內存帶寬=內存總線頻率×數據總線位數/8。

  以單通道DDR400內存爲例，其帶寬爲：400×64/8=3200MB/s。

固然，這個計算方法是針對單通道內存而言的，對於雙通道內存來講，計算方法有點變化，應該在最後乘2，由於它的傳輸效率是單通道內存的2倍，這也是雙通道內存可以有如此高性能的重要緣由。

 

補充 ：

   內存帶寬計算公式：帶寬=內存核心頻率×內存總線位數×倍增係數。 

    先容我從DDR的技術提及，DDR採用時鐘脈衝上升、降低沿各傳一次數據，1個時鐘信號能夠傳輸2倍於SDRAM的數據，因此又稱爲雙倍速率SDRAM。它的倍增係數就是2。

    DDR2仍然採用時鐘脈衝上升、降低支各傳一次數據的技術（不是傳2次），可是一次預讀4bit數據，是DDR一次預讀2bit的2倍，所以，它的倍增係數是2X2=4。

    DDR3做爲DDR2的升級版，最重要的改變是一次預讀8bit，是DDR2的2倍，DDR的4倍，因此，它的倍增係數是2X2X2=8。

    須要補充的一點是，內存有三種不一樣的頻率指標，它們分別是核心頻率、時鐘頻率和有效數據傳輸頻率。

• 核心頻率即爲內存Cell陣列(Memory Cell Array)的工做頻率，它是內存的真實運行頻率；
• 時鐘頻率即I/O Buffer（輸入/輸出緩存）的傳輸頻率；
• 有效數據傳輸頻率則是指數據傳送的頻率。

    DDR3內存一次從存儲單元預取8Bit的數據，在I/OBuffer（輸入/輸出緩存）上升和降低中同時傳輸，所以有效的數據傳輸頻率達到了存儲單元核心頻率的8倍。同時DDR3內存的時鐘頻率提升到了存儲單元核心的4倍。也就是說DDR3-800內存的核心頻率只有100MHz，其I/O頻率爲400MHz，有效數據傳輸頻率則爲800MHz。

    從SDRAM-DDR時代，數據總線位寬時鐘沒有改變，都爲64bit，可是採用雙通道技術，能夠得到64X2=128bit的位寬。

    下面計算一條標稱DDR3 1066的內存條在默認頻率下的帶寬：

    1066是指有效數據傳輸頻率，除以8纔是核心頻率。一條內存只用採用單通道模式，位寬爲64bit。

    因此內存帶寬=(1066/8)×64×8=68224Mbit。

    由此可知，若是內存工做在標稱頻率的時候，能夠直接用標稱頻率×位寬，簡化公式。 再根據8bit（位）=1Byte（字節），得68224/8=8528MByte=8.328125GB。 

    再以兩條標稱1066超頻到1200的DDR3內存，組成雙通道後的帶寬：超頻到1200後，內存核心頻率應爲1200/8=150MHz，而雙通道的位寬=128bit：帶寬=150×128×8=153600Mbit=18.75GB

 

  3.顯存帶寬

  顯存帶寬是顯存也是顯卡的一個很重要的參數。顯存帶寬的計算方法是：

  顯存帶寬=運行頻率×數據帶寬÷8。

  之因此要除以8，是由於每8個bit（位）等於一個byte（字節）。以4ns、128bit的DDR SDRAM顯存爲例，其顯存帶寬=250MHz×2（由於使用了DDR SDRAM顯存，因此乘以2）×128÷8=8000KB/s。

  爲了能準確計算出一塊顯卡的顯存帶寬，必須從觀察一顆顯存的大小以及數據位寬度開始。首先，咱們在說明一顆顯存的規格時通常會用「4×16」或者「2×32」這樣的用語，其實這兩種規格的顯存容量是同樣的，均爲64Mbit，只不過前者的存儲單元容量爲4Mbit，數據帶寬16bit，然後者的這兩個數值則分別是2Mbit和32bit，存儲單元容量×數據帶寬=總的顯存容量，爲了換算成一般使用的byte單位再除以8便可。目前顯存主要分爲64位和128位，在相同工做頻率下，64位顯存的帶寬只有128位顯存的一半。這也就是爲何GeForce2 MX200（64位SDRAM）的性能遠遠不如GeForce2 MX400（128位SDRAM）的緣由了。

 

  4.總線帶寬

  總線帶寬的計算公式以下：

  總線帶寬=總線頻率×數據總線位數/8。

  以32位的PCI爲例，其帶寬爲：33×32/8=132MB/s再以AGP 8X爲例，其帶寬爲：528×64/8=4424MB/s。

 

經過這樣的計算咱們不難看出，總線的發展伴隨着帶寬的擴展，只有高帶寬的總線才能不斷的知足當前各類硬件對數據傳輸的要求，好比從ISA總線發展到PCI總線，再發展到AGP，將來還可能發展到PCI-X和PCI Express。

 

  5.視頻帶寬

  咱們在購買顯示器時也經常會看見視頻帶寬這個詞，視頻帶寬和前面所述的帶寬是徹底不一樣的概念。視頻帶寬表明顯示器顯示能力的一個綜合指標，指每秒鐘所掃描的圖素個數，即單位時間內每條掃描線上顯示的頻點數總和，以MHz爲單位。帶寬越達代表顯示控制能力越強，顯示效果越佳。視頻帶寬是顯示器視頻放大電路的頻帶寬，它是每秒鐘電子槍掃描過的總像素數，也就是說在單位時間內，每條掃描線上顯示的像素點的總和，以MHz（兆赫茲）爲單位。從理論上來講，視頻帶寬的計算公式以下：

  B=r（x） ×r（y） ×V

  B表示視頻帶寬r（x）表示每條水平掃描線上的圖素個數，即水平分辨率r（y）表示每楨畫面的水平掃描線數，即垂直分辨率V 表示每秒畫面刷新率，即垂直刷新頻率，也稱場頻

   但經過上述公式計算出的水平帶寬只是理論值，在實際應用中電子束從左掃到右後，還要經歷一個從右回到左面的過程。同理，上下也有一個回掃的過程。因此在視頻信號中，還包括行消隱信號和場消隱信號，使得電子束在兩個方向的回掃過程當中變得儘可能的弱，以避免掃出難看的回掃線。爲了不圖像邊緣的信號衰減，電子槍的掃描能力須要大於分辨率尺寸，水平方向一般要大25%，垂直方向要大8%，用於回掃消隱。因此，實際的視頻帶寬公式以下：

  B=[r（x）/0.80]×[r（y）/0.93]×V 或 B=r（x） ×r（y） ×v/0.744

  例如，一臺顯示器在1600×1200分辨率和85Hz的刷新率下正常顯示的話，咱們就能夠計算出這臺顯示器的實際帶寬爲：1600×125%×1200×108%×85=220320000Hz（≈220MHz）。

  根據上面的公式，咱們就能夠比較清楚地瞭解到視頻帶寬和分辨率和刷新率有直接的聯繫。當顯示器的刷新率提升一點的話，它的帶寬就會要提升不少。與水平刷新頻率相比，視頻帶寬更能直接反映顯示器性能。實際上，視頻帶寬也的確是一個反映顯示器綜合性能的參數。在一樣的分辨率下，視頻帶寬高的顯示器不只能夠提供更高的刷新率，並且在畫面細節的表現方面每每更加準確清晰，尤爲是在一些高分辨率狀況下，視頻帶寬的做用很是突出。低檔顯示器的視頻帶寬多爲110MHz甚至更低，中檔產品的能夠達到135～160MHz，而高檔產品則能夠達到200MHz甚至更高。

  帶寬的大小在選擇顯示器的時候是很重要的，若是有的顯示器沒有標明帶寬，只標明瞭最大分辨率和在此分辨率下所能達到的最高的刷新率，咱們就能夠根據上面的公式計算出顯示器的帶寬反之，咱們也能夠根據顯示器的帶寬來計算出顯示器在最大分辨率下的刷新率等參數。每種分辨率都對應着一個最小可接受的帶寬，下表列出了在幾種常見分辨率和刷新頻率下的可接受帶寬。

 　　　　　　　　　　

6.網絡帶寬

  上網的時候，總想知道本身的網速是多少，實際上這就是網絡帶寬。以V.92 Modem爲例，其網絡帶寬爲57600bps，爲了簡化起見，咱們經常使用K來表明1024，所以57600bps又簡稱爲56Kbps。一般咱們安裝好Modem，只要連上ISP主機，在任務欄右下角中便會出現計算機鏈接的小圖標。當咱們用鼠標指向或雙擊這個小圖標時，便能看到Modem的真實網絡帶寬。從中，咱們能夠看出V.92 Modem是沒法達到峯值帶寬，一般會出現50666bps、49333bps等數字，可是有些Modem卻出現115200bps。下面筆者就向你們介紹Modem的這兩種傳輸速率到底有何不一樣。

  一種是從計算機到Modem的網絡帶寬（也就是DTE速率），例如：115200bps。DTE速率指的是計算機向Modem發送或從Modem接收的速度，一般這是通信軟件內供使用者設定的數據傳輸率，其意義爲定義計算機與Modem之間的數據傳輸率。當計算機傳送的信息中含有大量的重複信息時，使用壓縮技術後將使傳輸的有效數據減小。DTE速率最高可設定至Modem傳輸規格的四倍，例如28800bps的Modem即可設置到115200bps的DTE速率，可是這個DTE速率最高也只能設定到115200bps。

  另外一種是從ISP的DNS主機到Modem的網絡帶寬（也就是DCE速率），例如：50666bps。DCE速率是指Modem在電話線上運載二進制信息能夠實現的最高速度，也就是指計算機中的Modem與ISP的DNS主機的最高鏈接速度。DCE速率與Modem所用的協議有關，例如V.32 bis最高速度可達14400bps，而V.34最高速度可達33600bps。DCE理論的最高速率是以ISP的DNS主機與Modem之間的最低者爲標準，例如Modem爲57600bps，而ISP的DNS主機只能支持到33600bps，於是DCE的最高速率只能達到33600bps。另外，Modem實際的數據傳輸率沒法達到Modem所宣稱的56Kbps傳輸速度。它跟電話線路有關，電話線並不是專門爲Modem而設計，並且品質不佳的電話線會產生噪音。這些噪音對講電話的影響還不至於很大（仍然聽獲得），但對數據傳輸就有至關大的影響，可能會使數據產生錯誤，下降數據傳輸率。另外，有些線路自己就沒法支持到很高的傳輸速率（例如56K）。最後還有一點，當兩臺不一樣速率的Modem要進行數據傳輸時，系統會採用低速的Modem爲準。所以大部分的56Kbps Modem實際的鏈接速率只能在50666bps左右，或更低的水準。

  相信好奇的讀者就會問，咱們用的Modem不是和ISP的DNS主機鏈接嗎。爲何有Modem會顯示出計算機與Modem之間的DTE鏈接速率呢？之因此會出現這兩類不一樣的速度，主要是由於各廠商Modem的顯示鏈接速度方式默認值有所差別。不過依筆者的經驗，撥號連線後，若是在任務欄的Modem聯線圖標中是顯示DTE連線速率的話，大部分是外置Modem沒有安裝廠商配帶的驅動程序，而是使用Windows標準Modem類型的驅動程序致使的。

  同理，網卡的網絡帶寬也會受更方面的影響，好比交換機或HUB、線路的品質不佳等等。從兼容性上說，最好是使用10/100Mbps自適應的網卡，這樣，無論是使用10Mbps或100Mbps的交換機或HUB，都能自動識別。

 

 

  3、不得不說的帶寬瓶頸問題

 

  舉個例子講，帶寬就比如是一個口小肚大的瓶子，不管是向內灌水仍是往外倒水都要看瓶口的大小，若是瓶口過小，水流量就會受到限制，這也就是常說的帶寬瓶頸問題。究竟什麼纔是帶寬瓶頸問題呢？下面向你們舉個例子來講明。

  以533MHz前端總線頻率的Pentium 4.DDR266.AGP 4X顯卡以及支持DDR333和AGP 4X的主板爲例，CPU、內存和AGP總線的峯值帶寬分別爲：3464MB/s、2128MB/s和1064MB/s。從這裏就能夠看出內存帶寬和AGP總線帶寬與CPU帶寬之間存在很大的瓶頸，這樣會形成內存帶寬沒法知足系統總線的須要，而AGP總線帶寬也沒法知足高性能圖形處理的須要。形成的後果就是沒法徹底發揮出這臺電腦的性能。解決的方法是使用DDR400內存和AGP 8X顯卡（固然主板也必須支持DDR400和AGP 8X）或者直接改採用400MHz前端總線頻率的Pentium 4，再搭配AGP 8X的顯卡（顯卡也必須支持AGP 8X）。固然，提升外頻也會使CPU帶寬、內存帶寬和AGP總線帶寬的進一步提升。總之咱們要體現一個原則，CPU帶寬、內存帶寬和AGP總線帶寬儘可能實現均衡。

  對於最新的800MHz前端總線頻率的Pentium 4，最好能搭配雙通道的DDR400內存，這樣CPU帶寬和內存帶寬都可以達到6400MB/s，再搭配AGP 8X顯卡，這樣的配置無疑是最佳配置。而對於333MHz前端總線頻率的Athlon XP，最佳的搭配方案是：DDR333內存和AGP 8X顯卡，這樣的配置能夠最大限度地利用帶寬。