最佳答案-根据提问者2007-04-02 20:50:27，带宽是什么？
在各种电子设备和部件中，我们可以接触到众所周知的显示器带宽、存储器带宽、总线带宽、网络带宽等带宽概念； 对这些设备来说，带宽是非常重要的指标。 但是，容易混乱的是，在显示器中其单位是MHz，这是频率的概念，总线和存储器的单位是GB/s，相当于数据传输率的概念； 在通信领域，带宽描述单位为MHz、GHz .这两种不同单位的带宽表达是否表达了相同的内涵呢？ 两者有什么联系呢？ 本文将带你进入一个美好的带宽世界。
一、带宽两个概念
从电子电路的角度来看，带宽意味着电子电路中存在固有的通带，这个概念可能很抽象，但需要进一步解释。 众所周知，各种复杂的电子电路中无一例外都存在电感、电容或功能相当的储能元件，即使不采用现成的电感线圈或电容，导线本身也是一个电感，在导线与导线之间、导线与接地之间，存在着电容330 任何一种类型的电容、电感都会对信号产生阻滞作用，消耗信号能量，严重时会影响信号质量。 该效应与交流电信号的频率成正比，当频率升高到一定程度，信号变得难以稳定时，整个电子线路当然会无法正常工作。 因此，电子学上提出了“带宽”的概念，它是指电路能够稳定工作的频率范围。 属于该系统的有显示器带宽、通信/网络中的带宽等。
第二个带宽概念是指数据传输速率，如内存带宽、总线带宽和网络带宽，大家可能都知道这是以“字节/秒”为单位的。 虽然不知道这些数据传输速率的概念从什么时候开始被称为“带宽”，但由于被业界普遍接受，与电路的“带宽”意图还相差甚远，但表示数据传输速率的带宽概念却非常普及。
关于电子电路的带宽，决定因素在于电路设计。 这主要取决于高频放大部分元件的特性，但高频电路的设计比较困难，成本也比普通电路高很多。 这部分涉及电路设计知识，对此不做深入分析。 而对于总线、存储器内的带宽，决定其数值的主要因素是工作频率和位宽。 在这两个领域中，由于带宽等于动作频率和位宽的乘积，所以带宽和动作频率、位宽这两个指标成比例。 但是，不能无限制地提高工作频率和位宽。 这些都受到很多因素的制约。 关于那个，在下一个总线、存储器部分详细叙述。
二.总线带宽
在计算机系统中，总线的作用就像人体中的神经系统，它负责所有的数据传输，各子系统之间必须通过总线进行通信。 例如，在CPU和北桥之间有前端总线，北桥和图形卡之间有AGP总线，在芯片组之间有南北桥总线，各种扩展设备通过PCI，PCI-X总线与系统连接。 主机与外部设备的连接也通过总线进行。 例如，现在流行的USB 2.0、IEEE1394总线等。 简而言之，在一个计算机系统内，所有的数据交换需求都必须通过总线来实现。
根据工作模式，总线分为两种类型。 一个是并行总线，可以同时传输多个位数据。 例如，一条可以有多辆车并排排列的宽阔道路，而且也有双向单向的区别。 另一个是串行总线，只能同时传输一个数据。 例如，就像只能走一辆车的狭窄道路一样，数据必须一个接一个地传输，看起来像一串长长的数据，所以称为“串行”。
并行总线和串行总线的描述参数存在一定的差异。 对于并行总线，描述的性能参数有三个：总线宽度、时钟频率和数据传输频率。 这里，总线宽度是指总线能够同时传输数据位数，是车道能够并行的车辆的数量； 例如，16位总线在同一时刻传输数据是16位，即2字节； 另一方面，32位总线可以同时传输4字节，64位总线可以同时传输8字节。 很明显，总线的宽度越大，可以同时传输越多的数据。 但是，总线的位宽不能无限制地增加。 关于时钟频率和数据传输频率的概念，在前一期的文章中已经详细说明了，但不再赘述。
总线带宽是指总线单位时间内可传输的数据总量，等于总线位宽与工作频率的乘积。 例如，在64位、800MHz前端总线的情况下，数据传输速率为64位800 MHz8 (byte )=6.4GB/s； 32位，33MHz PCI总线的数据传输速率为32bit33MHz8=133MB/s等。 这条定律适用于所有并行总线上的——。 这里，虽然总线带宽是指其数据传输速率，但读者应该理解，“总线带宽”的概念和“电路带宽”的原始概念已经不同了。
对串行总线来说，带宽和工作频率的概念与并行总线完全相同，但改变了传统意义上的总线位宽的概念。 在频率相同的情况下，并行总线比串行总线快得多。 那么，为什么现在各类并行总线反而会被串行总线所继承呢？ 这是因为，虽然并行总线能够一次传输多个比特数据，但存在并行传输信号间的干扰现象，频率越高、位宽越大，干扰越严重，因此大幅提高现有的并行总线的带宽非常困难； 串行总线没有这个问题，可以大幅提高总线的频率。 这样，串行总线就可以通过高频优势获得较高的带宽。 为了弥补一次只能传输1位的数据不足，串行总线往往采用多条流水线(或通道)的方法，实现更快的——流水线之间的独立。 多条管线组成一个总线系统，表面上与并行总线很相似，但内部按串行原理工作。 在这种总线中，带宽的计算公式是
“总线频率流水线数”，这方面的例子有PCI Express和HyperTransport，前者有1、2、4、8、
×16 和×32 多个版本，在第一代PCI Express 技术当中，单通道的单向信号频率可达2.5GHz，我们以×16 举例，这里的16 就代表16 对双向总线，一共64条线路，每4 条线路组成一个通道，二条接收，二条发送。这样我们可以换算出其总线的带宽为2.5GHz×16/10=4GB/s（单向）。除10 是因为每字节采用10 位编码。三、内存中的带宽
除总线之外，内存也存在类似的带宽概念。其实所谓的内存带宽，指的也就是内存总线所能提供的数据传输能力，但它决定于内存芯片和内存模组而非纯粹的总线设计，加上地位重要，往往作为单独的对象讨论。
SDRAM、DDR 和DDRⅡ的总线位宽为64 位，RDRAM 的位宽为16 位。而这两者在结构上有很大区别：SDRAM、DDR 和DDRⅡ的64 位总线必须由多枚芯片共同实现，计算方法如下：内存模组位宽=内存芯片位宽×单面芯片数量（假定为单面单物理BANK）；如果内存芯片的位宽为8 位，那么模组中必须、也只能有8 颗芯片，多一枚、少一枚都是不允许的；如果芯片的位宽为4 位，模组就必须有16 颗芯片才行，显然，为实现更高的模组容量，采用高位宽的芯片是一个好办法。而对RDRAM 来说就不是如此，它的内存总线为串联架构，总线位宽就等于内存芯片的位宽。
和并行总线一样，内存的带宽等于位宽与数据传输频率的乘积，例如，DDR400 内存的数据传输频率为400MHz，那么单条模组就拥有64bit×400MHz÷8(Byte)=3.2GB/s 的带宽；PC 800 标准RDRAM 的频率达到800MHz，单条模组带宽为16bit×800MHz÷8=1.6GB/s。为了实现更高的带宽，在内存控制器中使用双通道技术是一个理想的办法，所谓双通道就是让两组内存并行运作，内存的总位宽提高一倍，带宽也随之提高了一倍！带宽可以说是内存性能最主要的标志，业界也以内存带宽作为主要的分类标准，但它并非决定性能的唯一要素，在实际应用，内存延迟的影响并不亚于带宽。如果延迟时间太长的话相当不利，此时即便带宽再高也无济于事。
四、带宽匹配的问题
计算机系统中存在形形色色的总线，这不可避免带来总线速度匹配问题，其中最常出问题的地方在于前端总线和内存、南北桥总线和PCI 总线。
前端总线与内存匹配与否对整套系统影响最大，最理想的情况是前端总线带宽与内存带宽相，而且内存延迟要尽可能低。在Pentium4 刚推出的时候，Intel 采用RDRAM内存以达到同前端总线匹配，但RDRAM 成本昂贵，严重影响推广工作，Intel 曾推出搭配PC133 SDRAM 的845 芯片组，但SDRAM 仅能提供1.06GB/s 的带宽，仅相当于400MHz前端总线带宽的1/3，严重不匹配导致系统性能大幅度下降；后来，Intel 推出支持DDR266 的845D 才勉强好转，但仍未实现与前端总线匹配；接着，Intel 将P4 前端总线提升到533MHz、带宽增长至5.4GB/s，虽然配套芯片组可支持DDR333 内存，可也仅能满足1/2 而已；现在，P4 的前端总线提升到800MHz，而配套的865/875P 芯片组可支持双通道DDR400——这个时候才实现匹配的理想状态，当然，这个时候继续提高内存带宽意义就不是特别大，因为它超出了前端总线的接收能力。
南北桥总线带宽曾是一个尖锐的问题，早期的芯片组都是通过PCI 总线来连接南北桥，而它所能提供的带宽仅仅只有133MB/s，若南桥连接两个ATA-100 硬盘、100M 网络、IEEE1394 接口......区区133MB/s 带宽势必形成严重的瓶颈，为此，各芯片组厂商都发展出不同的南北桥总线方案，如Intel 的Hub-Link、VIA 的V-Link、SiS 的MuTIOL，还有AMD 的HyperTransport 等等，目前它们的带宽都大大超过了133MB/s，最高纪录已超过1GB/s，瓶颈效应已不复存在。
PCI 总线带宽不足还是比较大的矛盾，目前PC 上使用的PCI 总线均为32 位、33MHz类型，带宽133MB/s，而这区区133MB/s 必须满足网络、硬盘控制卡（如果有的话）之类的扩展需要，一旦使用千兆网络，瓶颈马上出现，业界打算自2004 年开始以PCIExpress 总线来全面取代PCI 总线，届时PCI 带宽不足的问题将成为历史。
六、通讯中的带宽
在通讯和网络领域，带宽的含义又与上述定义存在差异，它指的是网络信号可使用的最高频率与最低频率之差、或者说是“频带的宽度”，也就是所谓的“Bandwidth”、“信道带宽”——这也是最严谨的技术定义。
在100M 以太网之类的铜介质布线系统中，双绞线的信道带宽通常用MHz 为单位，它指的是信噪比恒定的情况下允许的信道频率范围，不过，网络的信道带宽与它的数据传输能力（单位Byte/s）存在一个稳定的基本关系。我们也可以用高速公路来作比喻：在高速路上，它所能承受的最大交通流量就相当于网络的数据运输能力，而这条高速路允许形成的宽度就相当于网络的带宽。显然，带宽越高、数据传输可利用的资源就越多，因而能达到越高的速度；除此之外，我们还可以通过改善信号质量和消除瓶颈效应实现更高的传输速度。
网络带宽与数据传输能力的正比关系最早是由贝尔实验室的工程师Claude Shannon 所发现，因此这一规律也被称为Shannon 定律。而通俗起见普遍也将网络的数据传输能力与“网络带宽”完全等同起来，这样“网络带宽”表面上看与“总线带宽”形成概念上的统一，但这两者本质上就不是一个意思、相差甚远。
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