Was ist ein Front Side Bus (FSB)?

Die Hauptaufgabe des Front Side Bus (FSB) ist die Verbindung des Prozessors mit dem Systemspeicher (RAM) und anderen Elementen auf der Hauptplatine, wie zum Beispiel dem Systemchipsatz, der AGP-Karte und PCI-Geräten. Der FSB wird auch „System Bus“ genannt.

Ein Bus ist im Allgemeinen eine Schaltung, die einen Teil der Hauptplatine mit einem anderen verbindet. Je höher die Datenmenge, die ein Bus gleichzeitig verarbeiten kann, desto höher ist die Geschwindigkeit des Datentransports.

Einige Computer haben auch einen Back Side Bus (BSB), der als Verbindung zwischen CPU und Cache dient. Weitere Busse sind:

• der Memory Bus, der die Northbridge mit dem Speicher verbindet
• der IDE- oder ATA-Bus, der die Southbridge mit den Festplattenlaufwerken verbindet
• der AGP-Bus, der die Grafikkarte mit dem Speicher und der CPU verbindet (die Geschwindigkeit des AGP-Busses beträgt normalerweise 66 MHz).
• der PCI-Bus, der die PCI-Steckplätze mit der Southbridge verbindet. Bei den meisten Systemen beträgt die Geschwindigkeit des PCI-Busses 33 MHz. Ebenfalls kompatibel mit PCI ist PCI Express, das viel schneller ist als PCI, aber immer noch mit aktueller Software und Betriebssystemen kompatibel ist. PCI Express wird wahrscheinlich sowohl den PCI- als auch den AGP-Bus ersetzen.

Diese Busse ermöglichen den Datenaustausch zwischen den miteinander verbundenen Geräten. Sie laufen in der Regel mit Geschwindigkeiten, die vom Bustakt der Vorderseite abgeleitet sind, sind aber nicht unbedingt mit diesem synchronisiert.

Die Schnelligkeit des Front Side Bus lässt oft Rückschlüsse auf die Computerleistung zu. Sie wird in Megahertz oder Gigahertz gemessen und gibt an, wie viele Daten gleichzeitig über den Bus übertragen werden können. FSB-Geschwindigkeiten können von 66 MHz bis über 800 MHz reichen. Die leistungsstarken CPUs der meisten Computer sind schneller als die dazugehörigen System-Busse. Aus diesem Grund ist die Geschwindigkeit des FSB meistens geringer und steht im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Prozessors. Die Geschwindigkeit des FSB eines Pentium-4-Prozessors mit 2,4 GHz liegt bei nur 400 MHz. Hier liegt das Verhältnis von CPU zu FSB bei 6:1, währen das Verjältnis bei einem Power Mac G5 bei 2:1 liegt.

Ein kleineres Verhältnis begünstigt ein effektiveres Arbeiten des Prozessors. Ist der FSB schnell, ist auch die Leistung des Computers höher. Ein hohes Verhältnis zwischen Prozessor und FSB bedeutet, dass die CPU warten muss, bis die Übertragung von Daten über den Systembus abgeschlossen ist, ehe neue Daten zur Verarbeitung erhalten werden. Genau deshalb kann ein langsamer FSB zum Problem werden. Wenn Sie also einen schnellen Computer suchen, sollten Sie nicht nur auf die Prozessorgeschwindigkeit achten, sondern auch die Geschwindigkeit des Front Side Busses berücksichtigen.

Geschichte und Entwicklung des FSB

Der Begriff „Front Side Bus“ wurde von Intel etwa zur Zeit der Ankündigung der Pentium Pro und Pentium II in den 1990ern geprägt.

Ein Front Side Bus (FSB) wurde meist auf PC-Hauptplatinen (einschließlich Personalcomputern und Servern) verwendet. In eingebetteten Systemen oder Computern ähnlicher Größe wurde kaum von ihm Gebrauch gemacht. Das FSB-Design war eine deutliche Verbesserung in puncto Leistung gegenüber den Einzelsystembus-Designs der vorhergehenden Jahrzehnte.

Die Torrenza-Initiative von AMD veranlasste Intel dazu, seinen FSB-CPU-Sockel für Geräte von Drittanbietern zu öffnen. Das wurde auf dem Intel Developer Forum in Peking angekündigt. Davor übte Intel strenge Kontrolle darüber aus, wer FSB nutzen konnte und wer nicht. Generell wurde außerdem nur Prozessoren von Intel eine Zulassung genehmigt. FPGA-Coprozessoren (Field-Programmable Gate Array), die in Kooperation von Intel-Xilinx-Nallatech und Intel-Altera-XtremeData entstanden sind, waren ein erster Erfolg.

Der Vorteil des Front Side Busses war zur Zeit seiner Entwicklung seine Flexibilität und die geringen Kosten. Einfache symmetrische Multiprozessoren platzierten eine Reihe von CPUs auf einem gemeinsamen FSB, obwohl die Leistung aufgrund von Bandbreitenengpässen nicht linear skaliert werden konnte.

Bis 2008 wurde der Front Side Bus in allen Intel Atom-, Celeron-, Pentium-, Core 2- und Xeon-Prozessormodellen als zentrale Verbindungsstelle für alle Systemgeräte und die CPU genutzt.

Das Potenzial einer schnelleren CPU wird jedoch vergeudet, wenn sie Anweisungen und Daten nicht so schnell abrufen kann, wie sie sie ausführen kann. Die CPU kann viel Zeit im Leerlauf verbringen, während sie darauf wartet, Daten im Hauptspeicher zu lesen oder zu schreiben, weshalb Hochleistungsprozessoren eine hohe Bandbreite und eine geringe Latenzzeit beim Zugriff auf den Speicher benötigen. AMD sah deshalb den Front Side Bus eher kritisch und als eine veraltete und langsame Technologie, die die Systemleistung einschränkt.

Heutzutage werden Punkt-zu-Punkt-Verbindungen wie AMDs HyperTransport und Intels DMI 2.0 oder QuickPath Interconnect (QPI) genutzt. Bei diesen Implementierungen entfällt die traditionelle Northbridge zugunsten einer direkten Verbindung zwischen der CPU und dem Platform Controller Hub, der Southbridge oder dem I/O-Controller.

In einer traditionellen Architektur diente der Front Side Bus als direkte Datenverbindung zwischen der CPU und allen anderen Geräten im System, einschließlich des Hauptspeichers. In HyperTransport- und QPI-basierten Systemen erfolgt der Zugriff auf den Systemspeicher unabhängig über einen in die CPU integrierten Speicher-Controller, sodass die Bandbreite auf dem HyperTransport- oder QPI-Link für andere Zwecke zur Verfügung steht. Dies erhöht die Komplexität des CPU-Designs, bietet aber einen höheren Durchsatz und eine bessere Skalierung in Multiprozessorsystemen.

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Werden Front Side Busse noch genutzt?

Die auf einem FSB basierende Computerarchitektur wurde zugunsten neuerer Systeme mit besserer Leistung weitgehend abgeschafft. Der FSB war in den meisten Computern von den 1990er bis zu den frühen 2000er Jahren üblich, wurde aber inzwischen durch moderne Computerarchitekturen ersetzt.

Die meisten Computer haben heutzutage weder einen FSB noch eine Northbridge. Stattdessen verwenden diese Rechner Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, wie z. B. Intels QuickPath Interconnect, Intels Direct Media Interface und AMDs HyperTransport. Bei dieser Konfiguration ist die CPU direkt mit der Southbridge oder dem E/A-Controller verbunden.

In Computern ohne FSB verfügt die CPU über einen integrierten Speichercontroller, der unabhängig auf den Systemspeicher zugreift. Dieser Aufbau erhöht die Effizienz des Speicherzugriffs erheblich und gibt die Bandbreite der schnellen Anschlüsse für andere Funktionen frei.

Der Front Side Bus ist heute kein regulärer Bestandteil der Motherboard-Architektur mehr, war aber zu Beginn des 21. Jahrhunderts in Computern und Servern allgegenwärtig. Der FSB war, wi bereits erwähnt eine erhebliche Verbesserung gegenüber den ursprünglichen Einzelsystembus und ebnete den Weg für die heute verfügbaren Hochleistungscomputer.

Fazit

Der Front Side Bus (FSB) war ein bedeutender Bestandteil der Computerarchitektur, der die Verbindung zwischen dem Prozessor und anderen Systemkomponenten ermöglichte. Trotz seiner zentralen Rolle in den 1990er und frühen 2000er Jahren haben neuere Technologien wie Punkt-zu-Punkt-Verbindungen und integrierte Speicher-Controller den FSB weitgehend ersetzt. Diese modernen Architekturen bieten eine höhere Leistung und Effizienz, indem sie direkte Verbindungen zwischen der CPU und anderen Komponenten nutzen und so die Systembandbreite optimieren. Während der FSB heute nicht mehr der Standard ist, hat er doch den Weg für die leistungsstarken und effizienten Systeme geebnet, die wir heute nutzen. Wenn Sie sich für die aktuellen Technologien und deren Vorteile interessieren, lesen Sie weiter auf unserem Blog oder kontaktieren Sie uns für eine Beratung, wie moderne Lösungen Ihre IT-Infrastruktur optimieren können.