Ghz: co je a co je gigahertz v práci na počítači

Pokud vstupujete do světa výpočetní techniky a hledáte procesory ke koupi, budete si mnohokrát přečíst GHz nebo Gigahertz nebo Gigahertzio. To vše je úplně stejné a ne, nejedná se o kořenící jídlo, je to opatření, které se velmi často používá v oblasti výpočetní techniky a strojírenství.

Index obsahu

V tomto bodě tedy můžeme nejméně vysvětlit, co toto opatření měří a proč se dnes tolik používá. Možná po tom budete jasnější o mnoha věcech, s nimiž se ve světě elektroniky setkáváte každý den.

Co je to GHz nebo Gigahertz

GHz je zkratka pro měření používané v elektronice zvané Gigahertz ve španělštině, i když ji můžeme také najít jako Gigahertz. A nejde ve skutečnosti o základní opatření, ale o násobek Hertze, konkrétně mluvíme o 10, 9 milionu Hertzů.

Takže opravdu musíme definovat Hertz, základní měření a odkud pocházejí Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) a Gigahertz (GHz). Toto opatření vynalezl Heinrich Rudolf Hertz, z jehož příjmení název opatření pochází. Byl to německý fyzik, který objevil, jak se elektromagnetické vlny šíří ve vesmíru. Takže toto měření skutečně pochází ze světa vln a ne čistě z výpočtů.

Hertz představuje jeden cyklus za sekundu, ve skutečnosti až do roku 1970 nebyl Hertz nazýván cykly. Pokud to nevíte, cyklus je jednoduše opakováním události za jednotku času, což je v tomto případě pohyb vlny. Poté Hertz měří, kolikrát se vlna v čase opakuje, což může být zvukové nebo elektromagnetické. Ale to je také rozšiřitelné na vibrace pevných látek nebo na mořské vlny.

Pokud se pokusíme vyfukovat papír rovnoběžně s jeho povrchem, všimneme si, že se začne zvlnit opakováním vzoru každou tak často, v sekundách nebo tisícinách sekundy, pokud tvrdě foukáme. Totéž se děje s vlnami a v této velikosti ji nazýváme frekvencí (f) a je to inverze periody, která se měří v jasných sekundách (s) . Když to dáme dohromady, můžeme definovat Hertze jako frekvenci kmitání částice (vlny, papíru, vody) v období pojištění.

Zde vidíme tvar vlny a její opakování po určitou dobu. V první, máme měření 1 Hz, protože za jednu sekundu utrpěl pouze jednu oscilaci. A na druhém obrázku osciluje během jedné sekundy 5 úplných časů. Představte si tedy, kolik by bylo 5 GHz.

Jméno	Symbol	Hodnota (Hz)
Microhertz	µHz	0, 000001
Millihertz	mHz	0, 001
…	…	…
Hertz	Hz	1
Decahertz	daHz	10
Hectoertium	hHz	100
Kilohertz	kHz	1 000
Megahertz	MHz	1 000 000
Gigahertz	GHz	1 000 000 000
…	…	…

GHz v oblasti výpočetní techniky

Nyní, když opravdu víme, co je Hertz a odkud pochází, je čas aplikovat ho na výpočetní techniku.

Hertz měří frekvenci elektronického čipu, pro nás je nejznámější procesor. Takže převedením definice na něj je Hertz počet operací, které může procesor provést za období jedné sekundy. Takto se měří rychlost procesoru.

Procesor počítače (a dalších elektronických součástí) je zařízení, které je odpovědné za provádění určitých operací, které jsou odesílány z hlavní paměti ve formě pokynů generovaných programy. Pak je každý program rozdělen do úkolů nebo procesů a následně do instrukcí, které procesor provede jeden po druhém.

Čím více hertzů má procesor, tím více operací nebo pokynů může provést za sekundu. Obecně můžeme tuto frekvenci nazvat také „ rychlost hodin “, protože celý systém je synchronizován hodinovým signálem, takže každý cyklus trvá stejnou dobu a přenos informací je dokonalý.

CPU chápe pouze elektrické signály

Jak pochopíte, elektronická součástka chápe pouze napětí a zesilovače, signál / žádný signál, takže všechny pokyny musí být přeloženy do nul a jedniček. V současné době jsou procesory schopné pracovat současně s řetězci až 64 nul a ty, které se nazývají bity, a představují přítomnost nebo nepřítomnost napěťového signálu.

CPU přijímá pouze posloupnost signálů, které je schopen interpretovat se strukturou vnitřních logických bran, které jsou zase složeny z tranzistorů, které jsou odpovědné za předávání nebo nepřecházení elektrických signálů. Tímto způsobem je možné dát člověku „srozumitelný význam“ ve formě matematických a logických operací: sčítání, odčítání, násobení, dělení, AMD, OR, NOT, NOR, XOR. Všechny tyto a některé další jsou operace, které CPU provádí, a které na našem PC vidíme ve formě her, programů, obrázků atd. Zvědavý, že?

Vývoj GHz

V polévce jsme neměli vždy Gigahertz, vlastně téměř před 50 lety, inženýři jen sní o tom, že by někdy takto pojmenovali frekvenci svých procesorů.

Začátek nebyl špatný, prvním mikroprocesorem implementovaným na jediném čipu byl Intel 4004, malý šváb vynalezený v roce 1970, který revolucionalizoval trh po těch obrovských počítačích založených na vakuových ventilech, které neměly ani osvětlení RGB. Přesně, v době, kdy RGB neexistoval, si představte. Faktem je, že tento čip byl mimochodem schopen zpracovat 4bitové řetězce na frekvenci 740 kHz, ne špatné.

O osm let později a po několika modelech dorazil procesor Intel 8086, procesor o ne méně než 16 bitech, který pracoval od 5 do 10 MHz a byl stále tvarován jako šváb. Byl to první procesor, který implementoval architekturu x86, kterou v současné době máme na procesorech, neuvěřitelné. Ale tato architektura byla tak dobrá v zacházení s instrukcemi, že to bylo před a po práci na počítači. Existují také jiné servery, jako je IBM Power9, pro servery, ale nepochybně 100% osobních počítačů pokračuje v používání x86.

Ale byl to procesor DEC Alpha, první čip s instrukcemi RISC, který dosáhl bariéry 1 GHz v roce 1992, pak AMD dorazil se svým Athlonem v roce 1999 a ve stejném roce Pentium IIIs dosáhl těchto frekvencí.

CPI procesoru

V současné době máme procesory, které jsou schopny dosáhnout až 5 GHz (5 000 000 000 operací za sekundu) a navíc ho mají nejen jeden, ale až 32 jader na jediném čipu. Každé jádro je schopno provádět ještě více operací za cyklus, takže kapacita se násobí.

Počet operací za cyklus se také nazývá CPI (nesmí být zaměňován s indexem spotřebitelských cen). IPC je ukazatelem výkonu procesoru, v současné době je velmi módní měřit IPC procesorů, protože to určuje, jak dobrý je procesor.

Dovolte mi vysvětlit, že dva základní prvky CPU jsou jádra a jejich frekvence, ale někdy mít více jader neznamená mít více IPC, takže je možné, že 6jádrový procesor je méně výkonný než čtyřjádrový procesor.

Instrukce programu jsou rozděleny do vláken nebo fází a jsou zadávány do procesoru tak, aby v ideálním případě byla prováděna kompletní instrukce v každém hodinovém cyklu, což by bylo IPC = 1. Tímto způsobem by v každém cyklu přicházela a odcházela kompletní instrukce. Ale ne všechno je tak ideální, protože pokyny do značné míry závisí na tom, jak je program vytvořen a na typu operací, které mají být provedeny. Přidávání není stejné jako násobení a není to stejné, pokud program má více vláken jako pouze jedno.

Existují programy pro měření IPC procesoru za podmínek co nejpodobnějších. Tyto programy získají průměrnou hodnotu IPC výpočtem doby, kterou procesor potřebuje ke spuštění programu. Série jako je tato:

Závěr a další zajímavé odkazy

Je to opravdu velmi zajímavé téma, toto o Hertzovi a o tom, jak se měří rychlost procesoru. Opravdu dává mnoho témat, o kterých se dá mluvit, ale nemůžeme vytvořit ani článek jako romány.

Alespoň doufáme, že význam Hertzů, frekvence, cykly za sekundu a CPI byly dobře vysvětleny. Nyní vám necháme několik zajímavých tutoriálů souvisejících s tématem.

Pokud máte nějaké dotazy k tématu, nebo chcete něco poukázat, zanechte nám komentář.