Ghz: hva er og hva er en gigahertz innen databehandling

Hvis du går inn i databehandlingsverdenen og ser på prosessorer å kjøpe, vil du ha lest GHz eller Gigahertz eller Gigahertzio mange ganger. Alt dette er nøyaktig det samme, og nei, det er ikke et matkrydder, det er et tiltak som brukes veldig ofte innen databehandling og prosjektering.

Innholdsindeks

Så det minste vi kan gjøre på dette tidspunktet, er å forklare hva dette tiltaket måler og hvorfor det brukes så mye i dag. Kanskje etter dette vil du være tydeligere på mange ting du møter hver dag i elektronikkens verden.

Hva er en GHz eller Gigahertz

GHz er forkortelsen for en måling brukt i elektronikk kalt Gigahertz på spansk, selv om vi også kan finne den som Gigahertz. Og det er egentlig ikke et grunnleggende tiltak, men det er en multippel av Hertz, spesielt snakker vi om 10, 9 millioner Hertz.

Så hva vi må definere er egentlig Hertz, grunnmåling og hvor Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) og Gigahertz (GHz) kommer fra. Dette tiltaket ble oppfunnet av Heinrich Rudolf Hertz, fra hvis etternavn tiltakets navn kommer. Han var en tysk fysiker som oppdaget hvordan elektromagnetiske bølger forplanter seg i verdensrommet. Så virkelig denne målingen kommer fra verden av bølger og ikke bare fra databehandling.

En Hertz representerer en syklus per sekund, faktisk før 1970 ble Hertz ikke kalt sykluser. I tilfelle du ikke vet det, er en syklus ganske enkelt repetisjonen av en hendelse per tidsenhet, som i dette tilfellet vil være bevegelsen til en bølge. Så måler en Hertz antall ganger en bølge gjentar seg i tid, som kan være lyd eller elektromagnetisk. Men dette er også utvidbart for vibrasjoner i faste stoffer eller til bølger.

Hvis vi prøver å blåse et papir parallelt med overflaten, vil vi legge merke til at det begynner å boble opp og gjenta mønsteret hvert så ofte, på sekunder eller tusendels sekund hvis vi blåser hardt. Det samme skjer med bølger, og i denne størrelsesorden kaller vi det frekvens (f), og det er det inverse av en periode, som måles i klare sekunder. Hvis vi setter alt sammen, kan vi definere Hertz som frekvensen i svingningen til en partikkel (av en bølge, papir, vann) i en forsikringsperiode.

Her kan vi se formen på en bølge og hvordan den gjentas over en periode. I det første har vi målingen 1 Hz, fordi det på ett sekund bare har fått en svingning. Og i det andre bildet, på et enkelt sekund, har det svingt 5 komplette ganger. Tenk deg da hvor mye som ville være 5 GHz.

navn	jeg symbol	Verdi (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	mHz	0001
…	…	…
hertz	hz	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	hhz	100
kilohertz	kHz	1000
megahertz	MHz	1000000
gigahertz	GHz	1000000000
…	…	…

GHz i databehandling

Nå som vi virkelig vet hva en Hertz er og hvor den kommer fra, er det på tide å bruke den på databehandling.

Hertz måler frekvensen av en elektronisk brikke, for oss er den mest kjente prosessoren. Så å overføre definisjonen til den, en Hertz er antallet operasjoner en prosessor kan utføre i løpet av et sekund. Slik måles hastigheten til en prosessor.

Prosessoren til en datamaskin (og andre elektroniske komponenter) er en enhet som er ansvarlig for å utføre visse operasjoner som blir sendt fra hovedminnet i form av instruksjoner som genereres av programmene. Deretter blir hvert program delt inn i oppgaver eller prosesser, og i tur og orden til instruksjoner, som vil bli utført en etter en av prosessoren.

Jo mer hertz en prosessor har, desto flere operasjoner eller instruksjoner kan den utføre på et sekund. Til felles kan vi også kalle denne frekvensen " klokkehastighet ", siden hele systemet er synkronisert ved hjelp av et klokkesignal slik at hver syklus varer samme tid og overføringen av informasjon er perfekt.

CPU-en forstår bare elektriske signaler

Som du vil forstå, forstår en elektronisk komponent bare spenninger og forsterkere, signal / ingen signal, så alle instruksjoner må oversettes til nuller og en. For tiden er prosessorer i stand til å jobbe samtidig med strenger på opptil 64 nuller og enere, kalt biter, og det representerer tilstedeværelsen eller fraværet av et spenningssignal.

CPU mottar bare en rekke signaler som den er i stand til å tolke med sin struktur av interne logiske porter, som igjen er sammensatt av transistorer som er ansvarlige for å sende eller ikke sende elektriske signaler. På denne måten er det mulig å gi det en "forståelig betydning" for mennesket, i form av matematiske og logiske operasjoner: addisjon, subtraksjon, multiplikasjon, divisjon, AMD, OR, NOT, NOR, XOR. Alle disse og noen flere er operasjonene som CPU-en gjør, og som vi ser på vår PC i form av spill, programmer, bilder, etc. Nysgjerrig, ikke sant?

Utviklingen av GHz

Vi har ikke alltid hatt Gigahertz i suppen, faktisk, for nesten 50 år siden, drømte ingeniører bare om å navngi frekvensen til prosessorene sine på denne måten.

Begynnelsen var heller ikke dårlig, den første mikroprosessoren implementert på en enkelt brikke var Intel 4004, en liten kakerlakk oppfunnet i 1970 som revolusjonerte markedet etter de enorme vakuumventilbaserte datamaskiner som ikke en gang hadde RGB-belysning. Nøyaktig var det en tid da RGB ikke eksisterte, forestill deg. Fakta er at denne brikken var i stand til å behandle 4-bits strenger med en frekvens på 740 KHz, ikke dårlig, forresten.

Åtte år senere, og etter noen få modeller, ankom Intel 8086, en prosessor på ikke mindre enn 16 biter som fungerte fra 5 til 10 MHz, og fremdeles var formet som en kakerlakk. Det var den første prosessoren som implementerte x86-arkitekturen, som vi for tiden har på prosessorer, utrolig. Men denne arkitekturen var så god til å håndtere instruksjoner at den var en før og etter i databehandling. Det har også vært andre som IBM's Power9 for servere, men utvilsomt bruker 100% av personlige datamaskiner x86.

Men det var DEC Alpha-prosessoren den første brikken med RISC-instruksjoner som nådde 1 GHz-barrieren i 1992, deretter ankom AMD med sin Athlon i 1999, og samme år nådde Pentium III-ene disse frekvensene.

KPI for en prosessor

I den nåværende tidsperioden har vi prosessorer som er i stand til å nå opp til 5 GHz (5.000.000.000 operasjoner per sekund), og for å fylle den av har de ikke bare en, men opptil 32 kjerner på en enkelt brikke. Hver kjerne er i stand til å utføre enda flere operasjoner per syklus, så kapasiteten multipliseres.

Antall operasjoner per syklus kalles også KPI (ikke å forveksle med konsumprisindeksen). IPC-en er en indikator på ytelsen til en prosessor, for tiden er det veldig fasjonabelt å måle prosessorenes IPC, siden dette avgjør hvor god prosessor er.

La meg forklare, to grunnleggende elementer i en CPU er kjernene og frekvensen av dem, men noen ganger betyr det å ha flere kjerner ikke å ha flere IPC-er, så det er mulig at en 6-kjerners CPU er mindre kraftig enn en 4-kjerners CPU.

Instruksjonene til et program er delt inn i tråder eller trinn, og legges inn i prosessoren slik at det ideelt sett blir utført en fullstendig instruksjon i hver klokkesyklus, dette vil være IPC = 1. På denne måten, i hver syklus, ville en fullstendig instruksjon komme og gå. Men ikke alt er så ideelt, siden instruksjonene i stor grad avhenger av hvordan programmet er bygget og hvilken type operasjoner som skal utføres. Å legge til er ikke det samme som å multiplisere, og det er heller ikke det samme hvis et program har flere tråder som bare en.

Det er programmer for å måle en prosessors IPC under så lette forhold som mulig. Disse programmene oppnår en gjennomsnittlig IPC-verdi ved å beregne tiden det tar for prosessoren å kjøre et program. Serier som dette:

Konklusjon og mer interessante lenker

Det er virkelig et veldig interessant emne, dette om Hertz og hvordan hastigheten til en prosessor måles. Det gir virkelig for mange temaer å snakke om, men vi kan heller ikke lage en artikkel som romaner.

Vi håper i det minste at betydningen av Hertz, frekvensen, syklusene per sekund og KPI er godt forklart. Nå lar vi deg noen interessante opplæringsprogrammer relatert til emnet.

Hvis du har spørsmål om emnet, eller ønsker å påpeke noe, legg igjen en kommentar i boksen.