Esisiin

Esisiin (FSB ingl Front Side Bus) on arvuti liides vanemates (1990–2000) Inteli protsessoritega arvutites. AMD vastavaks tehnoloogiaks on EV6 liides. Mõlema ülesanne on edastada andmeid keskprotsessori ja mälukontrolleri vahel, mida kutsutakse ka põhjasiiniks. Mõnedel arvutitel on ka keskprotsessorit vahemäluga ühendav tagasiin. Niisuguse liidese ja sellega ühendatud vahemälu vaheline kiirus on suurem kui ühendus muutmäluga läbi esisiini. Esisiini kiirust kasutatakse tavaliselt arvuti kiiruse kirjeldamiseks. Kaasaegsemates arvutites on esisiin asendatud HyperTransport, Intel QuickPath InterConmnect või Direct Media Interface liidesega. 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. Nimetatud tehnoloogia tõi kaasa arvuti 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. Eespool nimetatud siinid töötavad tavaliselt esisiini taktsagedusel, kuid ei pruugi olla sellega sünkroonitud. Vastuseks AMD Torrenza algatusele avas Intel protsessorite pesa esisiinid kolmandate osapoolte seadmetele. Intel hoidis hoolikalt silma peal 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 anti välja 2008. aastal. Üldiselt määratakse protsessori töösagedus nii, et pannakse esisiini taktsagedusele protsessori taktsageduse kordaja. Protsessoril on sisese taktsageduse kordajaks 8 ja protsessor on seatud töötama kaheksa korda kiiremini kui esisiin. Näiteks kui protsessor töötab kiirusel 3200 MHz, siis ta kasutab esisiini kiirusel 400 MHz. Erinevad protsessori sagedused saavutatakse erinevate esisiinide sageduste ja protsessorite kordajatega. 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. Uuemates süsteemides võib kohata 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. Tagajärjeks on olukord, kus protsessor peab ootama esisiini järel enne kui ta midagi edasi saaks teha. Võib tekkida aga olukordi, kus andmete töötlemiseks kulub rohkem aega kui esisiinil nende kohaletoimetamiseks. Sel juhul jõuab esisiin oma töö alati õigeaegselt tehtud ega peata muid komponente. 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. Uuemates süsteemides võtavad PCI, AGP ja PCI-Expressi perifeersed siinid võtavad vastu privaatseid taktsignaale, mis tagab selle, et nad ei sõltu enam esisiini ajastusest. Kiirendamine (ingl overclock) on nähtus, kus teatud arvuti komponente pannakse töötama suurematel taktsagedustel kui see on seatud töötama tehaseseadetega. Seda saavutatakse sageduse, sageduse kordajate ja voolu pingete muutmisega. Tänapäeval on kiirendamine tunduvalt kergemaks muutunud. Arvutikomponentide tootjad väljastavad tooteid, mis on juba ette valmistatud kiirendamiseks ja samuti on paljudesse emaplaatidesse sisse ehitatud paljud automatiseeritud võimalused komponentide kiirendamiseks. 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 oli 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. 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 kiirust 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. Scott Mueller (2003). Upgrading and repairing PCs (15th ed.). Que Publishing. Lk 314. ISBN 978-0-7897-2974-3. Todd Langley and Rob Kowalczyk (jaanuar 2009). "Introduction to Intel Architecture: The Basics" (PDF). "White paper". Intel Corporation. Vaadatud 1. mai 2016. 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. Originaali arhiivikoopia seisuga 7. oktoober 2012. Vaadatud 1. mai 2016. "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. "XtremeData Offers Stratix III FPGA-Based Intel FSB Module". Business Wire news release. Chip Design magazine. 18. september 2007. Originaali arhiivikoopia seisuga 23. juuli 2011. Vaadatud 1. mai 2016. Ashlee Vance (17. aprill 2007). "High fiber diet gives Intel 'regularity' needed to beat AMD". The Register. Vaadatud 1. mai 2016. "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. Allan McNaughton (29. september 2003). "AMD HyperTransport Bus: Transport Your Application to Hyper Performance". AMD. Originaali arhiivikoopia seisuga 25. märts 2012. Vaadatud 23. veebruaril 2020. "An Introduction to the Intel QuickPath Interconnect" (PDF). Intel Corporation. 30. jaanuar 2009. Vaadatud 14. juuni 2011. Esisiin, vallaste.ee