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Front Side Bus Definition & Begriffserklärung

Front Side BusDie Bezeichnung Front Side Bus (FSB) oder auch „Frontsidebus“ bezeichnet im Bereich der Computertechnik eine Schnittstelle, die den Hauptprozessor (CPU) eines Computersystems mit der Northbridge, einem der beiden elementaren Bestandteile des Chipsatzes verbindet. Der Front Side Bus überträgt die Daten die vom Arbeitsspeicher (RAM) und der Grafikkarte (GPU) über die AGP-, PCI- oder PCI-Express-Steckplätze erzeugt werden, in Datenpaketen an den Hauptprozessor und sorgt somit für die Kommunikation zwischen Hauptprozessor, Arbeitsspeicher und Grafikkarte.

Hierbei gibt der Front Side Bus die Taktfrequenzen für die Kommunikation zwischen Hauptprozessor, Arbeitsspeicher und Grafikkarte vor und beeinflusst somit die Performance und Arbeitsgeschwindigkeit des kompletten Computersystems. Durch Multiplikatoren und Teiler kann die Taktfrequenz des Front Side Bus für die einzelnen Bauteile wie wie Hauptprozessor und Arbeitsspeicher angepasst werden.

Front Side Bus im Detail

Der Front Side Bus befindet sich als Schnittstelle und direktes Bindeglied zwischen Northbridge und Hauptprozessor, zwischen Northbridge und Arbeitsspeicher und zwischen Northbridge und den Grafikkartensteckplätzen wie AGP-, PCI- und PCI-Express. Die weiteren Hardwarekomponenten eines Computersystems werden in der Regel über die Southbridge angebunden und arbeiten unabhängig vom Front Side Bus. Über die Southbridge sind für gewöhnlich weitere PCI-Geräte, ISA- und IDE-Hardware sowie USB-Devices und das BIOS angebunden. Über den Front Side Bus werden die Datenpakete die sich im Arbeitsspeicher des Computersystems befinden direkt an den Hauptprozessor geliefert. Das gleiche Prinzip erfolgt bei der Übertragung von visuellen Inhalten der Grafikkarte. Auch hier werden die Datenpakete direkt vom AGP-, PCI- oder PCI-Express-Steckplatz an den Front Side Bus geliefert und von dort aus direkt weiter an den Hauptprozessor weitergeleitet, damit dieser die Datenpakete weiterverarbeiten kann.

In der Regel wird der Front Side Bus mit einer festen Taktfrequenz betrieben, die allen anderen Bauteilen wie Hauptprozessor und Arbeitsspeicher den Takt vorgibt. Das bedeutet, dass der Hauptprozessor und der Arbeitsspeicher eigentlich mit der Taktfrequenz des Front Side Bus arbeiten müssen. Um eine höhere Performance und Arbeitsgeschwindigkeit zu erzielen, wird in diesem Bereich mit Multiplikatoren und Teilern gearbeitet. Wenn der Front Side Bus zum Beispiel mit einer Taktfrequenz von 200 MHz arbeitet, besitzt der Prozessor einen Multiplikator von 18x. Dies ermöglicht dem Hauptprozessor mit einer Taktfrequenz von insgesamt 3,6 GHz (3600 MHz (18x 200 MHz)) zu arbeiten und Datenpakete schneller zu verarbeiten.

Das gleiche Prinzip wird auch bei den Teilern aufgegriffen. Wenn der Arbeitsspeicher eines Computersystems nur mit 100 MHz betrieben werden soll oder betrieben werden kann, so würde in diesem Fall ein Teiler von 2 zum Einsatz kommen und dem Arbeitsspeicher eine Taktfrequenz von 100 MHz (200 MHz : 2) ermöglichen. Durch diese Multiplikatoren und Teiler ist es möglich jede Art von Hardware und Taktfrequenz über den Front Side Bus zu ermöglichen. Die dazu nötigen Multiplikatoren und Teiler können je nach Hersteller im Mainboard (Motherboard) in einem gewissen Rahmen eingestellt werden.

Hierdurch ist es auch möglich Hardwarekomponenten höher zu takten. Hebt man den Multiplikator des Hauptprozessors beispielsweise von 18x auf 19x an, so würde der zuvor erwähnte Prozessor nicht mehr mit 3600 MHz (18x 200 MHz) betrieben werden, sondern auf eine Taktfrequenz von 3800 MHz (19x 200 MHz) zurückgreifen können. In diesem Fall spricht man in der Fachsprache vom sogenannten „Overclocking“ oder auch vom übertakten der Hardwarekomponenten.

Durch dieses übertakten der Hardwarekomponenten kann eine größere Rechenleistung erzielt werden. Es ist allerdings zu beachten das Hardwarekomponenten die nicht den Spezifikationen gemäß betrieben und übertaktet werden, ihre Garantieansprüche verwirken und einer höheren Belastung ausgesetzt werden und somit schneller beschädigt werden können.

Unterschiedliche Formen des Front Side Bus

Die klassische Form des Front Side Bus arbeitet als direkte Schnittstelle zwischen Hauptprozessor, Arbeitsspeicher und den AGP-, PCI-, und PCI-Express-Steckplätzen und ist mit einer festen Taktfrequenz an diese Hardwarekomponenten angebunden. In diesem Fall spricht man im klassischen Sinne von einem Front Side Bus, der die Taktfrequenz in Kombination mit Multiplikator und Teilern für alle angebundenen Hardwarekomponenten vorgibt. Aktuelle Systeme sind allerdings nicht mehr per klassischem Front Side Bus mit diesen Hardwarekomponenten verbunden, da die Northbridge direkt in den Hauptprozessor implantiert wurde und somit einen Front Side Bus überflüssig macht.

Aktuelle Computersysteme kommunizieren mit neuen Formen des Front Side Bus mit den angebundenen Hardwarekomponenten. Diese neue Form des Front Side Bus nennt sich QPI (QuickPath Interconnect) für Intel basierte Computersysteme und HyperTransport für Geräte auf Basis von AMD Technologie. Durch die neuen Formen des klassischen Front Side Bus wird eine direkte Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen Hauptprozessor, Arbeitsspeicher und den Grafikkartensteckplätzen ermöglicht, die über einen Referenztakt gesteuert wird. In Folge dessen können Datenpakete durch die direkte Punkt-zu-Punkt Verbindung schneller zwischen dem Hauptprozessor und den restlichen Hardwarekomponenten ausgetauscht werden.

In naher Zukunft soll auch die Southbridge in den Hauptprozessor implantiert werden und somit der komplette Chipsatz (Northbridge und Southbridge) mit dem Hauptprozessor zu einem SOC (System-on-a-Chip) verbunden werden. Hierdurch werden noch kürzere Kommunikationswege ermöglicht, die es dem Hauptprozessor ermöglichen alle Arbeitsschritte direkt und ohne Latenzen auszuführen und Datenpakete direkt zu verarbeiten. Die klassische Aufteilung von Hauptprozessor, Front Side Bus sowie North- und Southbridge wird in Zukunft immer mehr von Prozessoren mit integrierter Northbridge und QPI oder HyperTransport Punkt-Zu-Punkt Verbindung sowie kompletten SOC Systemen abgelöst.

Die Anbindung von Hardwarekomponenten mittels Front Side Bus, Northbridge und Southbridge an den Hauptprozessor sind in der heutigen Zeit einfach nicht mehr zeitgemäß, da die immer größer werdenden Datenpakete schneller an den Hauptprozessor geliefert werden müssen. Der Front Side Bus mit seiner Anbindung an den Chipsatz stellt hierbei den Flaschenhals dar und steht aus diesem Grund kurz vor der kompletten Ablösung.

Unterschiedliche Typen und Taktfrequenzen des Front Side Bus

Da der Front Side Bus in den meisten aktuellen Computersystemen mit einer doppelten Datenrate arbeitet und zwei Datenpakete pro Takt liefert, werden Front Side Bussysteme mit einer Taktfrequenz von 100 MHz als FSB200 bezeichnet. Weitere Varianten des Front Side Bus sind FSB266 (133 MHz), FSB333 (166 MHz) und FSB400 (200 MHz). Es existiert auch eine Variante des Front Side Bus die es ermöglicht insgesamt vier Datenpakete pro Takt zu übertragen. In diesem Fall spricht man von FSB400 bei einer Taktfrequenz von 100 MHz.

Der Nachfolger dieser Variante wird als FSB533 bezeichnet und arbeitet mit 133 MHz Taktfrequenz. Die Entwicklung brachte noch weitere Formen des Front Side Bus mit den Bezeichnungen FSB667 (166 MHz), FSB800 (200 MHz), FSB1066 (266 MHz) und FSB1333 (333 MHz) hervor und fand mit dem FSB1600 Standard und einer Taktfrequenz von 400 MHz seinen Abschluss. Zukünftige Systeme werden ausschließlich auf QPI oder HyperTransport Punkt-zu-Punkt Verbindungen und SOC Systeme aufbauen und die Front Side Bus Technologie ablösen.

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