Ghz: какво е и какво е гигагерц в изчисленията

Ако навлизате в света на изчислителната техника и търсите процесори, които да купувате, ще четете GHz или Gigahertz или Gigahertzio много пъти. Всичко това е точно същото и не, това не е хранителна подправка, това е мярка, която се използва много често в изчислителната техника и инженерството.

Индекс на съдържанието

Така че най-малкото, което можем да направим в този момент, е да обясним какво измерва тази мярка и защо се използва толкова много днес. Може би след това ще ви е по-ясно за много неща, които срещате всеки ден в света на електрониката.

Какво е GHz или Gigahertz

GHz е съкращението за измерване, използвано в електрониката, наречено на испански език Gigahertz, въпреки че можем да го намерим и като Gigahertz. И всъщност не е базова мярка, но е кратна на Hertz, конкретно говорим за 10, 9 милиона херца.

Така че наистина това, което ще трябва да дефинираме, е Hertz, основното измерване и откъде произлизат Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) и Gigahertz (GHz). Е, тази мярка е измислена от Хайнрих Рудолф Херц, от чието фамилно име идва името на мярката. Той беше немски физик, който откри как в космоса се разпространяват електромагнитни вълни. Така че наистина това измерване идва от света на вълните, а не чисто от изчисленията.

Херц представлява един цикъл в секунда, всъщност до 1970 г. Херц не се нарича цикли. В случай, че не знаете, цикъл е просто повторение на събитие за единица време, което в този случай ще бъде движението на вълна. Тогава Херц измерва броя на повторенията на вълната във времето, което може да бъде звуково или електромагнитно. Но това може да се разшири и при вибрациите на твърди частици или до морските вълни.

Ако се опитаме да надуем хартия, успоредна на нейната повърхност, ще забележим, че тя започва да се раздува, повтаряйки модела толкова често, за секунди или хилядни от секундата, ако духаме силно. Същото се случва с вълните и при тази величина ние го наричаме честота (f) и тя е обратната на период, който се измерва в ясни секунди (и) . Ако съберем всичко това, можем да определим Hertz като честотата в трептенето на частица (на вълна, хартия, вода) в осигурителен период.

Тук можем да видим формата на вълна и как тя се повтаря за период. В първия имаме измерване на 1 Hz, тъй като за една секунда той е претърпял само едно трептене. И във второто изображение, за една секунда той е осцилирал 5 пълни времена. Представете си тогава колко биха били 5 GHz.

име	аз символ	Стойност (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	MHz	0001
…	…	…
херц	Hz	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	hhz	100
килохерца	кХц	1000
мегахерца	MHz	1000000
гигахерца	GHz	1, 000, 000, 000
…	…	…

GHz в изчисленията

Сега, когато наистина знаем какво е Херц и откъде идва, е време да го приложим към изчисленията.

Hertz измерва честотата на електронния чип, за нас най-известният е процесорът. Така че прехвърлянето на дефиницията към него, Hertz е броят операции, които един процесор може да извърши в период от една секунда. Така се измерва скоростта на процесора.

Процесорът на компютър (и други електронни компоненти) е устройство, което е отговорно за извършване на определени операции, които се изпращат от основната памет под формата на инструкции, генерирани от програмите. Тогава всяка програма се подразделя на задачи или процеси и на свой ред се превръща в инструкции, които ще се изпълняват една по една от процесора.

Колкото повече херц има един процесор, толкова повече операции или инструкции може да извърши за секунда. По принцип можем да наречем тази честота „ тактова скорост “, тъй като цялата система се синхронизира с часовник сигнал, така че всеки цикъл трае едно и също време и преносът на информация е перфектен.

Процесорът разбира само електрически сигнали

Както ще разберете, електронният компонент разбира само напрежения и усилватели, сигнал / без сигнал, така че всички инструкции трябва да бъдат преведени в нули и такива. Понастоящем процесорите могат да работят едновременно със струни до 64 нули и такива, наречени битове, и това представлява наличието или отсъствието на сигнал за напрежение.

Процесорът получава само последователност от сигнали, които е в състояние да интерпретира със своята структура от вътрешни логически порти, които от своя страна са съставени от транзистори, които са отговорни за преминаване или не предаване на електрически сигнали. По този начин е възможно да се придаде „разбираем смисъл“ на човека под формата на математически и логически операции: събиране, изваждане, умножение, деление, AMD, ИЛИ, НЕ, NOR, XOR. Всичко това и някои други са операциите, които процесорът прави, и които виждаме на нашия компютър под формата на игри, програми, изображения и т.н. Любопитно, нали?

Еволюцията на GHz

Не винаги сме имали Gigahertz в супата, всъщност преди почти 50 години инженерите просто мечтаеха някога да именуват честотата на своите процесори по този начин.

Началото също не беше лошо, първият микропроцесор, реализиран на един чип, беше Intel 4004, малка хлебарка, изобретена през 1970 г., която революционизира пазара след онези огромни компютри, базирани на вакуум-клапи, които дори нямаха RGB осветление. Точно така, имаше време, когато RGB не съществуваше, представете си. Факт е, че този чип беше способен да обработва 4-битови струни с честота 740 KHz, не е лошо, между другото.

Осем години по-късно и след няколко модела пристигна Intel 8086, процесор с не по-малко от 16 бита, който работеше от 5 до 10 MHz и все още беше оформен като хлебарка. Това беше първият процесор, внедрил архитектурата x86, която в момента имаме на процесорите, невероятно. Но тази архитектура беше толкова добра в работата с инструкции, че беше преди и след в изчисленията. Имаше и други като Power9 на IBM за сървъри, но безспорно 100% от персоналните компютри продължават да използват x86.

Но DEC Alpha процесорът беше първият чип с инструкции RISC, който достигна бариерата от 1 GHz през 1992 г., след това AMD пристигна с Athlon през 1999 г. и през същата година Pentium III достигна тези честоти.

CPI на процесор

В настоящата ера имаме процесори, които са в състояние да достигнат до 5 GHz (5 000 000 000 операции в секунда) и да допълнят, те имат не само едно, но до 32 ядра на един чип. Всяко ядро ​​е в състояние да извършва още повече операции на цикъл, така че капацитетът се умножава.

Броят операции на цикъл също се нарича CPI (да не се бърка с индекса на потребителските цени). IPC е индикатор за производителността на процесор, в момента е много модерно да се измерва IPC на процесорите, тъй като това определя колко добър е процесор.

Нека обясня, два основни елемента на процесора са ядрата и тяхната честота, но понякога това, че има повече ядра не означава повече IPC, така че е възможно 6-ядрен процесор да е по-малко мощен от 4-ядрения процесор.

Инструкциите на дадена програма са разделени на нишки или етапи и се въвеждат в процесора, така че в идеалния случай се изпълнява пълна инструкция във всеки цикъл на часовника, това би било IPC = 1. По този начин във всеки цикъл ще идва пълна инструкция. Но не всичко е толкова идеално, тъй като инструкциите зависят до голяма степен от това как е изградена програмата и вида операции, които трябва да се изпълняват. Добавянето не е същото като умножаването, нито е същото, ако програмата има няколко нишки като само една.

Има програми за измерване на IPC на процесор при възможно най-сходни условия. Тези програми получават средна IPC стойност чрез изчисляване на времето, необходимо за процесора да стартира програма. Серия като тази:

Заключение и още интересни връзки

Наистина е много интересна тема, тази за Hertz и как се измерва скоростта на един процесор. Това наистина дава много теми да се говори, но ние също не можем да направим статия като романи.

Най-малко се надяваме, че значението на Херца, честотата, циклите в секунда и CPI са добре обяснени. Сега ви оставяме няколко интересни урока, свързани с темата.

Ако имате въпроси по темата или искате да посочите нещо, оставете ни коментар в полето.