Ghz: čo je a čo je gigahertz v oblasti výpočtovej techniky

Ak vstupujete do sveta výpočtovej techniky a hľadáte procesory na nákup, budete si musieť prečítať GHz alebo Gigahertz alebo Gigahertzio mnohokrát. Všetko toto je úplne rovnaké a nie, nie je to korenie na jedlo, je to opatrenie, ktoré sa veľmi často používa v oblasti výpočtovej techniky a strojárstva.

Index obsahu

Najmenej, čo v tejto chvíli môžeme urobiť, je vysvetliť, čo toto opatrenie meria a prečo sa toľko dnes používa. Možno po tom budete jasnejšie o mnohých veciach, s ktorými sa stretávate každý deň vo svete elektroniky.

Čo je to GHz alebo Gigahertz

GHz je skratka pre meranie používané v elektronike s názvom Gigahertz v španielčine, hoci ju môžeme tiež nájsť ako Gigahertz. A nie je to v skutočnosti základné opatrenie, ale je to násobok Hertzov, konkrétne hovoríme o 10, 9 milióna Hertzoch.

Takže skutočne musíme definovať Hertz, základné meranie a odkiaľ pochádzajú Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) a Gigahertz (GHz). Toto opatrenie vynašiel Heinrich Rudolf Hertz, z ktorého priezviska toto meno pochádza. Bol to nemecký fyzik, ktorý objavil šírenie elektromagnetických vĺn vo vesmíre. Toto meranie skutočne pochádza zo sveta vĺn a nie iba z výpočtovej techniky.

Hertz predstavuje jeden cyklus za sekundu, v skutočnosti až do roku 1970 nebol Hertz nazývaný cykly. V prípade, že neviete, cyklus je jednoducho opakovaním udalosti za jednotku času, čo je v tomto prípade pohyb vlny. Potom Hertz meria počet opakovaní vlny v čase, ktorý môže byť zvukový alebo elektromagnetický. Ale to je tiež rozšíriteľné na vibrácie pevných látok alebo morských vĺn.

Ak sa pokúsime vyfúknuť papier rovnobežne s jeho povrchom, všimneme si, že ak sa tvrdo vyfúkneme, začne sa zvlňovať opakujúci sa obrazec tak často, v sekundách alebo tisícinách sekundy. To isté sa stáva s vlnami a v tejto veľkosti nazývame frekvenciou (f) a je to inverzia periódy, ktorá sa meria v jasných sekundách ( sekundách ) . Ak to dáme dohromady, môžeme definovať Hertz ako frekvenciu oscilácie častice (vlny, papiera, vody) v období poistenia.

Tu vidíme tvar vlny a jej opakovanie v určitom období. V prvom prípade máme meranie 1 Hz, pretože za jednu sekundu utrpelo iba jednu osciláciu. Na druhom obrázku osciluje 5 úplných časov. Predstavte si, koľko by teda bolo 5 GHz.

názov	symbol Aj	Hodnota (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	mHz	0001
…	…	…
hertz	hz	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	HHZ	100
kilohertz	kHz	1000
megahertzov	MHz	1, 000, 000
gigahertz	GHz	1000000000
…	…	…

GHz vo výpočtovej technike

Teraz, keď skutočne vieme, čo je Hertz a odkiaľ pochádza, je čas aplikovať ho na prácu s počítačmi.

Hertz meria frekvenciu elektronického čipu, pre nás je najznámejší procesor. Ak teda do tejto definície prenesieme definíciu, Hertz je počet operácií, ktoré môže procesor vykonať v období jednej sekundy. Takto sa meria rýchlosť procesora.

Procesor počítača (a iných elektronických komponentov) je zariadenie, ktoré je zodpovedné za vykonávanie určitých operácií odosielaných z hlavnej pamäte vo forme inštrukcií generovaných programami. Potom sa každý program rozdelí na úlohy alebo procesy a následne na inštrukcie, ktoré procesor vykoná jeden po druhom.

Čím viac má procesor hertz, tým viac operácií alebo pokynov môže vykonať za sekundu. Všeobecne môžeme túto frekvenciu nazývať „ hodinovou rýchlosťou “, pretože celý systém je synchronizovaný hodinovým signálom, takže každý cyklus trvá v rovnakom čase a prenos informácií je dokonalý.

CPU rozumie iba elektrickým signálom

Ako pochopíte, elektronický komponent chápe iba napätie a zosilňovač, signál / žiadny signál, takže všetky pokyny sa musia preložiť do núl a tých. V súčasnosti sú procesory schopné pracovať súčasne s reťazcami až do 64 núl a tých, ktoré sa nazývajú bity, a predstavujú prítomnosť alebo neprítomnosť napäťového signálu.

CPU prijíma iba postupnosť signálov, ktoré dokáže interpretovať so svojou štruktúrou vnútorných logických brán, ktoré sú zase zložené z tranzistorov, ktoré sú zodpovedné za odovzdávanie alebo neprechádzanie elektrických signálov. Týmto spôsobom je možné dať človeku „zrozumiteľný význam“ vo forme matematických a logických operácií: sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie, AMD, ALEBO, NOT, NOR, XOR. Všetky tieto a niektoré ďalšie sú operácie, ktoré CPU vykonáva, a ktoré na našom počítači vidíme vo forme hier, programov, obrázkov atď. Zvedavý, však?

Vývoj GHz

V polievke sme nemali vždy gigahertz, v skutočnosti takmer pred 50 rokmi sa inžinieri len snívali, že takto pomenujú frekvenciu svojich procesorov.

Začiatok nebol tiež zlý. Prvým mikroprocesorom implementovaným na jednom čipe bol Intel 4004, malý šváb vynašiel v roku 1970, ktorý revolúciou na trhu po obrovských počítačoch založených na vákuových ventiloch, ktoré nemali osvetlenie RGB. Presne tak, boli obdobia, keď RGB neexistovala, predstavte si. Faktom je, že tento čip bol mimochodom schopný spracovať 4-bitové reťazce pri frekvencii 740 kHz, nie zlé.

O osem rokov neskôr a po niekoľkých modeloch prišiel procesor Intel 8086, procesor s nie menej ako 16 bitmi, ktorý pracoval od 5 do 10 MHz a bol stále tvarovaný ako šváb. Bol to prvý procesor, ktorý implementoval architektúru x86, ktorú v súčasnosti máme na procesoroch, neuveriteľné. Ale táto architektúra bola tak dobrá pri spracovaní pokynov, že to bolo pred a po výpočtovej technike. Existujú aj iné servery, napríklad IBM Power9 pre servery, ale nepochybne 100% osobných počítačov naďalej používa x86.

Ale bol to procesor DEC Alpha, prvý čip s inštrukciami RISC, ktorý dosiahol bariéru 1 GHz v roku 1992, potom AMD prišiel so svojím Athlonom v roku 1999 a v tom istom roku Pentium IIIs dosiahol tieto frekvencie.

CPI procesora

V súčasnej dobe máme procesory, ktoré sú schopné dosiahnuť až 5 GHz (5 000 000 000 operácií za sekundu) a okrem toho majú nielen jeden, ale až 32 jadier na jednom čipe. Každé jadro je schopné vykonať ešte viac operácií za cyklus, takže kapacita sa násobí.

Počet operácií za cyklus sa tiež nazýva CPI (nesmie sa zamieňať s indexom spotrebiteľských cien). CPI je ukazovateľom výkonnosti procesora, v súčasnosti je veľmi módne merať CPI procesorov, pretože to určuje, aký dobrý je procesor.

Vysvetlite, dva základné prvky CPU sú jadrá a ich frekvencia, ale niekedy mať viac jadier neznamená mať viac IPC, takže je možné, že šesťjadrový procesor je menej výkonný ako štvorjadrový procesor.

Inštrukcie programu sú rozdelené do vlákien alebo fáz a sú zadávané do procesora tak, aby sa v každom hodinovom cykle v ideálnom prípade vykonala úplná inštrukcia, ktorá by bola IPC = 1. Týmto spôsobom by v každom cykle prichádzala a odchádzala kompletná inštrukcia. Nie všetko je však ideálne, pretože pokyny do veľkej miery závisia od toho, ako je program zostavený a od typu operácií, ktoré sa majú vykonať. Pridávanie nie je to isté ako násobenie, ani to nie je rovnaké, ak program obsahuje viac vlákien ako len jedno.

Existujú programy na meranie IPC procesora v podmienkach čo najpodobnejších. Tieto programy získavajú priemernú hodnotu IPC vypočítaním času, ktorý procesor potrebuje na spustenie programu. Séria ako je táto:

Záver a zaujímavejšie odkazy

Je to naozaj veľmi zaujímavá téma, táto o Hertzovi a o tom, ako sa meria rýchlosť procesora. Naozaj sa hovorí o mnohých témach, ale nemôžeme vytvoriť ani článok ako romány.

Prinajmenšom dúfame, že význam Hertzov, frekvencia, cykly za sekundu a CPI boli dobre vysvetlené. Teraz vám zanecháme niekoľko zaujímavých návodov týkajúcich sa tejto témy.

Ak máte nejaké otázky týkajúce sa témy alebo chcete niečo zdôrazniť, zanechajte nám komentár.