FSBとQPIの違いとは?

最終更新日 2019年10月11日

QPI は従来の FSB に代わる高速インターコネクトなのか

Intelの次期CPUインターコネクト「QPI」 後藤弘茂のWeekly海外ニュース には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は2008年3月31日)
 QPIは、従来のIntel CPUのFSB(Front Side Bus)に代わる、高速インターコネクトだ。アーキテクチャ的には、完全に一新される。従来のIntelのFSBは、最高で1Gtps台の転送レートで、GTL+信号方式でインターフェイス幅の広い、双方向(bidirectional)の共有バスだった。それに対して、QuickPath Interconnect(QPI)は、数Gtps台の転送レートで、ディファレンシャル(差動)信号方式で、インターフェイス幅の狭い、片方向(unidirectional)のポイントツーポイント(Point to Point)型リンクとなる。
整理すると、FSB と QPI の違いは以下のとおりです。

FSB QPI
インターフェース幅が広い インターフェース幅が狭い
双方向共有バス 片方向ポイントツーポイント
GTL+信号方式 ディファレンシャル(差動)信号方式

インターフェース幅が広い(狭い)とは、信号線の本数が多い(少ない)ということです。

双方向では各信号線でデータを伝送する方向は決まっておらず、どちらの方向にデータ伝送するか選べます。

片方向では各信号線でデータ伝送する方向が決まっており、QPI では片方向の信号線と、逆向きとなる片方向の信号線が同じ本数そろっています。

共有バスとは、一般的に言えば複数のデバイスがバスを共有するバスです。ポイントツーポイントとは、一般的に言えば各デバイスが1対1で接続するバスです。

GTL+ 信号方式では、信号の位相を見て基準電圧より高いのか低いのか判定します。

ディファレンシャル(差動)信号方式では、2本のペアになった信号線を使い、片方の信号ともう片方の信号の位相を比べると反転しています。

信号の受信側では両者の信号の電位差を見て判定しますが、両者の信号がノイズの影響を受けて電位が変わっても、電位差は変わらずノイズの影響がないように見えますので、ノイズに強くなります。

QPI は FSBよりも大幅な高速化を実現したのか

どんなメモリーを使うのか? - 日経トレンディネット には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は2008年12月22日)
 FSBは1本の信号を1本の線で送っている。QPIでは差動信号方式(ディファレンシャル)と言って、1本の信号を2本の線に対して位相を反転させて送る。この方式はノイズに強く高速化(高クロック化)しやすいのがメリットだ。FSBは双方向通信でデータをやり取りするため、転送方向の切り替えも必要になる。QPIでは片方向の接続を2本使っているため切り替えは不要だ。つまり鉄道を単線から複線にしたようなもの。こうした技術により、QPIはFSBよりも大幅な高速化を実現している。
差動信号方式では2本の線に対して位相を反転させて送りますが、2本の線の電位差を利用しますので、2本の線それぞれにノイズが加わって波形が乱れても、波形の乱れが互いに打ち消し合ってノイズに強くなります。

例えば、1本の線で波形が上方向に乱れ、もう1本の線でも波形が上方向に乱れても、2本の線の電位差を見れば打ち消し合ってノイズの影響は消えるイメージです。

同記事によると、QPI は FSB と違って差動信号方式を採用しノイズに強く高速化しやすくなっているようです。

FSB は双方向通信でも同時に双方向通信はできませんが、QPI ではそれぞれ方向が違う2本の片方向通信を使って同時に双方向通信でき、これも高速化に貢献しているようです。


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