Esisiin

Ajalugu

Termin tuli kasutusele, kui Intel kuulutas välja Pentium Pro ja Pentium II protsessorid 1990. aastal. "Esi" viitab siinpuhul protsessori välisele liidesele, mis ühendab protsessori kogu ülejäänud arvuti komponentidega. Tagasiin aga tagab ühenduse ainult vahemälu või teiste keskprotsessoritega.
Esisiini esineb põhiliselt personaalarvutite emaplaatidel ja serverites. Sellise tehnoloogia kasutuselevõtt tõi kaasa kiiruse kasvu, mida komplektse siini arhitektuuriga arvutid eelneval aastakümnel saavutada ei suutnud.
Esisiinid ühendavad protsessori ja kogu ülejäänud riistvara tavaliselt kiibistike abil, mida Intel implementeeris põhjasilla ja lõunasillana. Teised siinid nagu PCI, kiirendatud graafikaport (AGP) ja mälusiinid on ühendatud samuti neisse kiibistikesse, et andmeid eri komponentide vahel edastada. Need teisejärgulised siinid jooksevad tavaliselt esisiini taktsagedusel, kuid ei pruugi olla sellega sünkroonitud.
Vastuseks AMD Torrenza algatusele avas Intel protsessorite pesa esisiinid kolmandate osapoolte seadmetele. Kuid Intel hoidis hoolikalt silma peal sellel, kellele anda ligipääs esisiinile, lubades ainult Inteli protsessoreid keskprotsessori pesasse. Antud algatuse tulemusena tulid välja FPGA protsessorid, Intel-Xilinx-Nallatech ja Intel-Altera-XtremeData partnerlusest, mis väljastati 2008. aastal.

Protsessor

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

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. Sel juhul jõuab esisiin oma töö alati õigeaegselt tehtud ega peata teisi komponente.

Perifeersed siinid

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

Kiirendamine (overclock) 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

Esisiini eelis oli suur paindlikkus ja madal hind, kui teda esimest korda kavandati. Mitmetuumalised protsessorid seavad oma tuumad esisiinile ja kasutavad sümmeetrilisusest tulenevaid eeliseid kiiremaks tööks. Ainukeseks piiranguks 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 välja uued tehnoloogiad: AMD HyperTRansport ja Inteli DMI 2.0 või QPI. Need seadmed ei kasuta enam põhjasilda, et suhelda sisend-väljundkontrolleriga, lõunasillaga ja muude komponentidega, vaid luuakse otseühendus. Nii kaotatakse koormus esisiinilt ja jaotatakse see laiali.
Tänapäeval on protsessorid arenenud nii kaugele, et mälukontrollerid on protsessorisse sisse ehitatud, mille tõttu saab HyperTransport või QPI midagi muud efektiivsemalt teha.

Andmeedastuskiirus

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 × 100 MHz × 4/tsükkel = 3200 MB/s
Andmehulga edastus ühe tsükli kohta sõltub kasutatavast tehnoloogiast. GTL+ edastab ühe andmehulga ühe tsükli kohta, EV6 2 andmehulka tsükli 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.