摘要：頻寬與處理器能力
第 3章. 頻寬與處理器能力
本章將討論兩項資源，一個（頻寬）對系統管理新手來說，通常很難了解；另一個（處理器的能力）的概念，就比較容易掌握。
不過，這兩項資源看起來好像沒什麼相關 — 為什麼要相提並論呢？
把這兩項資源放在一起討論，是因為它們都跟硬體直接相關，也牽涉到電腦搬移與處理資料的能力。也因此，兩者間也常常有連動關係。
第 3章. 頻寬與處理器能力
本章將討論兩項資源，一個（頻寬）對系統管理新手來說，通常很難了解；另一個（處理器的能力）的概念，就比較容易掌握。
不過，這兩項資源看起來好像沒什麼相關 — 為什麼要相提並論呢？
把這兩項資源放在一起討論，是因為它們都跟硬體直接相關，也牽涉到電腦搬移與處理資料的能力。也因此，兩者間也常常有連動關係。
3.1. 頻寬
基本上，頻寬象徵著資料傳輸的能力 — 換句話說，就是在一定時間內，能把多少資料從一個地方搬到另一個地方的能力。點對點傳輸也說明了兩件事：
最低階的通訊，需要某種電力傳導做為媒介
需要通訊協定介入，才能有效且可靠的傳輸資料
有兩種系統元件符合這些需求：
匯流排（bus）
資料路徑（datapath）
我們將在以下章節中，為您詳述這兩種東西。
3.1.1. 匯流排（bus）
如以上所述，匯流排能讓電腦進行點對點通訊，再加上某些通訊協定，就可以確保一切通訊都在控制之下。不過，匯流排本身也有其他特點：
標準化的電氣特性（例如接腳的數目、電壓、訊號速度等）
標準化的機械特性（例如接頭的樣式、介面卡的大小、實際的佈線等）
標準化的通訊協定
「標準化」非常的重要，因為匯流排是把不同系統元件，彙總在一起的主要途徑。
在許多情形下，匯流排能讓不同硬體廠商製作的硬體相互溝通；如果沒有標準，那這是一件不可能的任務。不過即使某家廠商推出了專屬的匯流排，標準化還是很重要，因為這可以讓該廠商使用這通用介面（也就是匯流排），發展不同的元件。
3.1.1.1. 匯流排的例子
不管是電腦的哪個部份，您會發現匯流排無所不在。底下是幾個比較常見的例子：
大量儲存匯流排（ATA 或 SCSI）
網路[1]（乙太網路(Ethernet)或權杖環網路(Token Ring)）
記憶體匯流排（PC133 與 Rambus®）
擴充匯流排（PCI、ISA、USB）
3.1.2. 資料路徑（datapath）
資料路徑（datapath）比較難說明；不過跟匯流排一樣，它們無所不在，而且沒有資料路徑，點對點通訊就無法運行。但跟匯流排不同的，資料路徑：
使用較簡單的通訊協定（如果有的話）
的機械標準比較少（如果有的話）
會產生這些差異，是因為資料路徑多半藏於系統元件的內部，而不是介於不同元件之間以利通訊。也因此，資料路徑多半會為某些特殊情形而最佳化，這時速度與低成本的考量，就大過較慢且昂貴的使用彈性。
3.1.2.1. 資料路徑的例子
底下是幾種典型的資料路徑：
CPU 與內部快取的資料路徑
圖形處理晶片到圖形記憶體的資料路徑
3.1.3. 潛在的頻寬相關問題
不管是匯流排或資料路徑，都可能因為以下兩種情形，而導致頻寬問題發生：
匯流排或資料路徑代表的可能是共享資源，在這種情形下，如果匯流排上的裝置同時爭奪匯流排的有限資源，就會讓頻寬效能不彰。
接上許多存取頻繁的 SCSI 硬碟是最好的例子。這些硬碟會讓 SCSI 匯流排的流量飽和，其他接在這匯流排上的裝置，就沒有多少頻寬可以用了。最後，即使這些裝置運作並不頻繁，其 I/O 動作還是很慢。
匯流排或資料路徑是某些裝置的特有資源，且裝置數量固定。在這種情形之下，匯流排的電子特性（使用的通訊協定也沾上點邊）就會限制可用的頻寬。通常這比較常發生在資料路徑，而非匯流排上。這也是圖形介面卡在高解析度與（或）色深較高時，傾向較慢速度的原因 — 否則每次更新螢幕時，圖形處理器與圖形記憶體間的資料路徑，就得傳送更多的資料。
3.1.4. 潛在頻寬問題的解決方法
還好，頻寬之類的問題都有解決之道。事實上，有多種方法可以採用：
將負載分散
降低負載
增加容量
底下將詳述這三種方式。
3.1.4.1. 將負載分散
第一種方法是平均分配匯流排的活動。換句話說，如果一個匯流排負載過高，另一個則閒置，那麼把前者的部份負載移到後者去，就可以改善效能。
這是身為系統管理者，首先要考慮的方法；因為通常系統上都會有多的匯流排可以用。舉例來說，大部分個人電腦都至少有兩組 ATA 通道（channels，這也是匯流排的另一個名字）。如果您有兩顆 ATA 硬碟，以及兩組 ATA 通道，何必把兩顆硬碟擠在同一條通道上呢？
即使您的電腦並沒有多餘的通道，分散負載依舊是比較合理的解決方法。花點錢增加一條通道，會比花大錢升級現有通道，外加高容量硬體來得划算。
3.1.4.2. 降低負載
乍看之下，降低負載跟分散負載好像是一體兩面。但如果負載分散，那也意味著負載降低了，不是嗎？
這觀點絕對正確，不過它跟降低「整體」負載不同。這方法的考量點，在於找出是不是有什麼系統負載，讓匯流排工作過重。舉例來說，是不是有什麼無謂的活動過於頻繁，讓網路負荷過重？也許有一個很小的暫存檔產生了大部分的讀寫 I/O。如果這暫存檔位於檔案伺服器上面，把它移到本機磁碟中，就可以大幅減少網路交通。
3.1.4.3. 增加容量
頻寬不夠時，最簡單的解決方法，莫過於增加頻寬。不過，這通常是最貴的方法。舉個例子來說，如果您的 SCSI 控制卡因為負載過高而導致頻寬不足，那要增加頻寬，就得換成更快的 SCSI 控制卡（可能還有連到上面的所有硬體）。如果您的 SCSI 是獨立的介面卡那還好辦，如果它內建在主機板上，那連主機板都換掉，就不見得是什麼如意算盤了。
3.1.5. 結論…
所有系統管理者都該注意頻寬問題，還有系統的設定與用量是如何對頻寬造成衝擊。不幸的是，頻寬問題不是那麼顯而易見的。有時候，問題不是出在匯流排身上，而是連接到匯流排的某個元件上。
舉例來說，有張 SCSI 介面卡連接到 PCI 匯流排上。如果您發現 SCSI 的磁碟存取效能不彰，那可能是 SCSI 卡本身處理能力太差，而非 SCSI 或 PCI 匯流排無法達到應有的頻寬。
注
[1]
網路不是電腦內部的匯流排。應該說是電腦「間」的匯流排。
