Ghz: hvad er og hvad er en gigahertz inden for computing

Hvis du går ind i computerenes verden og ser på processorer, der skal købes, har du læst GHz eller Gigahertz eller Gigahertzio mange gange. Alt dette er nøjagtigt det samme, og nej, det er ikke en mad krydderier, det er en foranstaltning, der bruges meget ofte i computing og engineering.

Indholdsindeks

Så det mindste, vi kan gøre på dette tidspunkt, er at forklare, hvad denne foranstaltning måler, og hvorfor den bruges så meget i dag. Måske vil du efter dette være klarere over mange ting, du støder på hver dag i elektronikens verden.

Hvad er en GHz eller Gigahertz

GHz er forkortelsen for en måling, der bruges i elektronik kaldet Gigahertz på spansk, selvom vi også kan finde den som Gigahertz. Og det er ikke rigtig en basisforanstaltning, men det er en multipel af Hertz, specifikt taler vi om 10, 9 millioner Hertz.

Så hvad vi er nødt til at definere er Hertz, basismåling, og hvor Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) og Gigahertz (GHz) kommer fra. Denne foranstaltning blev opfundet af Heinrich Rudolf Hertz, fra hvis efternavn foranstaltningens navn kommer. Han var en tysk fysiker, der opdagede, hvordan elektromagnetiske bølger forplantes i rummet. Så denne måling kommer virkelig fra bølgenes verden og ikke kun fra computeren.

En Hertz repræsenterer en cyklus per sekund, faktisk indtil 1970 blev Hertz ikke kaldet cykler. I tilfælde af at du ikke ved, er en cyklus blot gentagelsen af ​​en begivenhed pr. Tidsenhed, som i dette tilfælde vil være bevægelsen af ​​en bølge. Derefter måler en Hertz det antal gange, en bølge gentager sig i tid, hvilket kan være lyd eller elektromagnetisk. Men dette kan også udvides til vibrationer i faste stoffer eller til havbølger.

Hvis vi forsøger at sprænge et papir parallelt med dets overflade, vil vi bemærke, at det begynder at boble af og gentage mønsteret hver så ofte, i sekunder eller tusindedels sekund, hvis vi blæser hårdt. Det samme sker med bølger, og i denne størrelse kalder vi det frekvens (f), og det er det inverse af en periode, der måles i klare sekunder. Hvis vi sammensætter det hele, kan vi definere Hertz som frekvensen i svingningen af ​​en partikel (af en bølge, papir, vand) i en forsikringsperiode.

Her kan vi se formen på en bølge, og hvordan den gentages over en periode. I det første har vi måling på 1 Hz, fordi det på et sekund kun har lidt en svingning. Og i det andet billede, i et enkelt sekund, har det oscilleret 5 komplette gange. Forestil dig så, hvor meget der ville være 5 GHz.

navn	jeg symbol	Værdi (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	mHz	0001
…	…	…
hertz	hz	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	HHZ	100
kilohertz	kHz	1000
megahertz	MHz	1.000.000
gigahertz	GHz	milliard
…	…	…

GHz i computing

Nu hvor vi virkelig ved, hvad en Hertz er, og hvor den kommer fra, er det tid til at anvende det til computing.

Hertz måler frekvensen af ​​en elektronisk chip, for os er den bedst kendte processor. Så at overføre definitionen til den, en Hertz er antallet af operationer, som en processor kan udføre i løbet af et sekund. Sådan måles en processorhastighed.

Processoren til en computer (og andre elektroniske komponenter) er en enhed, der er ansvarlig for at udføre visse operationer, der sendes fra hovedhukommelsen i form af instruktioner, der genereres af programmerne. Derefter er hvert program opdelt i opgaver eller processer og igen til instruktioner, der udføres en efter en af ​​processoren.

Jo mere hertz en processor har, jo flere operationer eller instruktioner kan den udføre på et sekund. Til fælles kan vi også kalde denne frekvens " urhastighed ", da hele systemet er synkroniseret med et kloksignal, så hver cyklus varer samme tid, og overførslen af ​​information er perfekt.

CPU'en forstår kun elektriske signaler

Som du forstår, forstår en elektronisk komponent kun spændinger og forstærkere, signal / intet signal, så alle instruktioner skal oversættes til nuller og dem. I øjeblikket er processorer i stand til at arbejde samtidig med strenge på op til 64 nuller og dem, der kaldes bit, og det repræsenterer tilstedeværelsen eller fraværet af et spændingssignal.

CPU'en modtager kun en række signaler, som den er i stand til at fortolke med sin struktur af interne logiske porte, som igen er sammensat af transistorer, der er ansvarlige for at passere eller ikke videregive elektriske signaler. På denne måde er det muligt at give det en "forståelig betydning" for mennesket i form af matematiske og logiske operationer: tilføjelse, subtraktion, multiplikation, opdeling, AMD, ELLER, IKKE, NOR, XOR. Alle disse og nogle flere er de operationer, CPU'en udfører, og som vi ser på vores pc i form af spil, programmer, billeder osv. Nysgerrig, ikke?

Udviklingen af ​​GHz

Vi har ikke altid haft Gigahertz i suppen, faktisk for næsten 50 år siden drømte ingeniører lige om at navngive frekvensen af ​​deres processorer på denne måde.

Begyndelsen var heller ikke dårlig, den første mikroprocessor implementeret på en enkelt chip var Intel 4004, en lille kakerlak opfundet i 1970, der revolutionerede markedet efter de enorme vakuumventilbaserede computere, der ikke engang havde RGB-belysning. Præcis var der en tid, hvor RGB ikke eksisterede, forestil dig. Faktum er, at denne chip var i stand til at behandle 4-bit strenge ved en frekvens på 740 KHz, ikke dårligt, forresten.

Otte år senere, og efter nogle få modeller, ankom Intel 8086, en processor på ikke mindre end 16 bit, der fungerede fra 5 til 10 MHz, og stadig var formet som en kakerlak. Det var den første processor, der implementerede x86-arkitekturen, som vi i øjeblikket har på processorer, utroligt. Men denne arkitektur var så god til at håndtere instruktioner, at den var en før og efter i computeren. Der har også været andre som IBM's Power9 til servere, men uden tvivl bruger 100% af personlige computere fortsat x86.

Men det var DEC Alpha-processoren, den første chip med RISC-instruktioner, der nåede 1 GHz-barrieren i 1992, derefter ankom AMD med sin Athlon i 1999, og samme år nåede Pentium III'erne disse frekvenser.

En processor's CPI

I den nuværende tidsalder har vi processorer, der er i stand til at nå op til 5 GHz (5.000.000.000 operationer pr. Sekund), og for at fjerne det har de ikke kun en, men op til 32 kerner på en enkelt chip. Hver kerne er i stand til at udføre endnu flere operationer pr. Cyklus, så kapaciteten multipliceres.

Antallet af operationer pr. Cyklus kaldes også CPI (må ikke forveksles med forbrugerprisindekset). IPC er en indikator for ydelsen af ​​en processor, i øjeblikket er det meget moderigtigt at måle processorenes IPC, da dette bestemmer, hvor god en processor er.

Lad mig forklare, to grundlæggende elementer i en CPU er kerne og deres frekvens, men at nogle gange har flere kerner ikke indebærer at have flere IPC'er, så det er muligt, at en 6-core CPU er mindre magtfuld end en 4-core CPU.

Instruktionerne i et program er opdelt i tråde eller trin og indtastes i processoren, så ideelt set udføres en komplet instruktion i hver urcyklus, dette ville være IPC = 1. På denne måde, i hver cyklus, ville en komplet instruktion komme og gå. Men ikke alt er så ideelt, da instruktionerne i vid udstrækning afhænger af, hvordan programmet er bygget og typen af ​​operationer, der skal udføres. Tilføjelse er ikke det samme som at multiplicere, og det er heller ikke det samme, hvis et program har flere tråde som kun en.

Der er programmer til at måle en processor's IPC under så længe forhold som muligt. Disse programmer opnår en gennemsnitlig IPC-værdi ved at beregne den tid, det tager for processoren at køre et program. Serier som denne:

Konklusion og mere interessante links

Det er virkelig et meget interessant emne, dette om Hertz, og hvordan hastigheden på en processor måles. Det giver virkelig for mange emner at tale om, men vi kan heller ikke lave en artikel som romaner.

I det mindste håber vi, at betydningen af Hertz, frekvensen, cyklusserne pr. Sekund og KPI er blevet godt forklaret. Nu giver vi dig nogle interessante tutorials relateret til emnet.

Hvis du har spørgsmål til emnet, eller vil påpege noget, skal du efterlade en kommentar i boksen.