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带宽限制

科普小知识 2024-04-19 15:24:34
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带宽又叫频宽是指在固定的的时间可传输的资料数量,亦即在传输管道中可以传递数据的能力。在数字设备中,频宽通常以bps表示,即每秒可传输之位数。在模拟设备中,频宽通常以每秒传送周期或赫兹Hertz(Hz)来表示。频宽对基本输出入系统(BIOS)设备尤其重要,如快速磁盘驱动器会受低频宽的总线所阻碍。

1、简介

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等,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PC133SDRAM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;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,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,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。


2、通讯

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ClaudeShannon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。

3、方案选择

一般来说,提高宽带网络访问速度的主要办法只有两个,一种办法就是提高局域网网络出口带宽的大小,让上网通道能够应对更大流量的工作访问需求,另外一种办法就是保持已有网络带宽大小,从局域网网络内部优化设置着手,提高网络的出口访问效率。由于扩大出口带宽的容量大小需要单位支付更高的通信费用,很显然这种方法没有多大的实际意义,因此小王决定采用第二种方案,来对单位局域网网络进行合适优化设置。考虑到局域网上网速度下降,主要是由于员工不自觉使用BT之类的专业工具下载大容量信息引起的,而且P2P类型的下载应用往往很难直接进行限制*,于是网络管理员小王经过到网上搜索相关资料,并经过反复琢磨后,决定对局域网中每一台工作站用户采取限制带宽大小的方法,来保障单位局域网有限的出口带宽资源不被消耗殆尽。

正常情况下,对局域网工作站的上网带宽大小进行限制时,我们可以有两种选择,一种选择就是在局域网的代理服务器中安装专业网络管理工具——SyGate,借助该专业工具的帮忙,来对局域网中不同子网的最大传输速度进行限制或规定,也可以针对特定IP地址的工作站进行限速设置;另外一种选择就是在可管理的交换机中,直接对特定交换端口的传输速度进行限制。考虑到单位局域网中的工作站分散安装在许多不同部门的不同位置处,八哥网的专家认为要是直接配置一台代理服务器来限制工作站上网带宽的话,不但成本比较高,而且局域网中所有工作站通过代理服务器进行中转上网,代理服务器将面临不小的流量压力,弄不好局域网上网速度没有实质性改观;经过再三权衡考虑,网络管理员小王决定利用单位局域网交换机的可管理功能,来对交换机连接端口的速度进行限制,从而实现限制员工随意使用BT工具非法消耗上网带宽资源的目的。