Ghz: τι είναι και τι είναι ένα gigahertz στον υπολογισμό

Εάν εισέρχεστε στον κόσμο της πληροφορικής και κοιτάτε τους επεξεργαστές για να αγοράσετε, θα έχετε διαβάσει GHz ή Gigahertz ή Gigahertzio πολλές φορές. Όλα αυτά είναι ακριβώς τα ίδια, και όχι, δεν είναι καρύκευμα τροφίμων, είναι ένα μέτρο που χρησιμοποιείται πολύ συχνά στον τομέα της πληροφορικής και της μηχανικής.

Ευρετήριο περιεχομένων

Έτσι, το λιγότερο που μπορούμε να κάνουμε σε αυτό το σημείο είναι να εξηγήσουμε τι μετρά αυτό το μέτρο και γιατί χρησιμοποιείται τόσο πολύ σήμερα. Ίσως μετά από αυτό, θα είστε σαφέστεροι για πολλά πράγματα που συναντάτε καθημερινά στον κόσμο της ηλεκτρονικής.

Τι είναι GHz ή Gigahertz

Το GHz είναι η συντομογραφία για μια μέτρηση που χρησιμοποιείται στην ηλεκτρονική που ονομάζεται Gigahertz στα ισπανικά, αν και μπορούμε επίσης να την βρούμε ως Gigahertz. Και δεν είναι πραγματικά ένα βασικό μέτρο, αλλά είναι ένα πολλαπλάσιο του Hertz, ειδικά μιλάμε για 10, 9 εκατομμύρια Hertz.

Έτσι πραγματικά αυτό που θα πρέπει να ορίσουμε είναι το Hertz, η μέτρηση βάσης και από όπου προέρχονται τα Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) και Gigahertz (GHz). Λοιπόν, το μέτρο αυτό εφευρέθηκε από τον Heinrich Rudolf Hertz, από το επώνυμο του οποίου έρχεται το όνομα του μέτρου. Ήταν γερμανός φυσικός που ανακάλυψε πως τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται στο διάστημα. Έτσι πραγματικά αυτή η μέτρηση προέρχεται από τον κόσμο των κυμάτων και όχι μόνο από τον υπολογισμό.

Ένα Hertz αντιπροσωπεύει έναν κύκλο ανά δευτερόλεπτο, στην πραγματικότητα, μέχρι το 1970, ο Hertz δεν κλήθηκε κύκλοι. Σε περίπτωση που δεν ξέρετε, ένας κύκλος είναι απλά η επανάληψη ενός γεγονότος ανά μονάδα χρόνου, το οποίο στην περίπτωση αυτή θα είναι η κίνηση ενός κύματος. Στη συνέχεια, ένας Hertz μετράει τον αριθμό των φορών που ένα κύμα επαναλαμβάνεται εγκαίρως, το οποίο μπορεί να είναι ήχο ή ηλεκτρομαγνητικό. Αλλά αυτό είναι επίσης επεκτάσιμο στις δονήσεις των στερεών ή στα κύματα της θάλασσας.

Αν προσπαθήσουμε να φυσήσουμε ένα χαρτί παράλληλα με την επιφάνειά του, θα παρατηρήσουμε ότι αρχίζει να κυματίζει την επανάληψη του μοτίβου κάθε τόσο συχνά, σε δευτερόλεπτα ή χιλιοστά του δευτερολέπτου, αν φυσήσουμε σκληρά. Το ίδιο συμβαίνει και με τα κύματα και σε αυτό το μέγεθος το ονομάζουμε συχνότητα (f) και είναι το αντίστροφο μιας περιόδου, η οποία μετράται σε ξεκάθαρα δευτερόλεπτα. Εάν το βάλουμε όλοι μαζί, μπορούμε να ορίσουμε τον Hertz ως τη συχνότητα στην ταλάντωση ενός σωματιδίου (ενός κύματος, χαρτιού, νερού) σε μια περίοδο ασφάλισης.

Εδώ μπορούμε να δούμε το σχήμα ενός κύματος και πώς επαναλαμβάνεται σε μια περίοδο. Στην πρώτη, έχουμε τη μέτρηση 1 Hz, επειδή σε ένα δευτερόλεπτο έχει υποστεί μόνο μία ταλάντωση. Και στη δεύτερη εικόνα, σε ένα δευτερόλεπτο έχει ταλαντωθεί 5 πλήρεις φορές. Φανταστείτε τότε πόσο θα ήταν 5 GHz.

Όνομα	Σύμβολο	Τιμή (Hz)
Microhertz	μΗζ	0.000001
Millihertz	mHz	0, 001
…	…	…
Hertz	Hz	1
Decahertz	daHz	10
Εκατοστάσιο	hHz	100
Kilohertz	kHz	1, 000
Megahertz	MHz	1.000.000
Gigahertz	GHz	1.000.000.000
…	…	…

GHz στον υπολογισμό

Τώρα που γνωρίζουμε πραγματικά τι είναι ο Hertz και από πού προέρχεται, ήρθε η ώρα να το εφαρμόσουμε στον υπολογισμό.

Ο Hertz μετρά τη συχνότητα ενός ηλεκτρονικού τσιπ, για εμάς, ο πιο γνωστός είναι ο επεξεργαστής. Έτσι μεταβιβάζοντας τον ορισμό σ 'αυτό, ένας Hertz είναι ο αριθμός των πράξεων που μπορεί να κάνει ένας επεξεργαστής σε μια περίοδο ενός δευτερολέπτου. Έτσι μετράται η ταχύτητα ενός επεξεργαστή.

Ο επεξεργαστής ενός υπολογιστή (και άλλων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων) είναι μια συσκευή που είναι υπεύθυνη για τη διεξαγωγή ορισμένων λειτουργιών που αποστέλλονται από την κύρια μνήμη με τη μορφή οδηγιών που παράγονται από τα προγράμματα. Στη συνέχεια, κάθε πρόγραμμα υποδιαιρείται σε εργασίες ή διαδικασίες και με τη σειρά του σε οδηγίες, οι οποίες θα εκτελούνται μία προς μία από τον επεξεργαστή.

Όσο περισσότερο είναι ένας επεξεργαστής, τόσο περισσότερες λειτουργίες ή οδηγίες μπορούν να εκτελέσουν σε ένα δευτερόλεπτο. Από κοινού, μπορούμε να ονομάσουμε αυτή τη συχνότητα " ταχύτητα ρολογιού ", καθώς ολόκληρο το σύστημα συγχρονίζεται από ένα σήμα ρολογιού έτσι ώστε κάθε κύκλος να διαρκεί τον ίδιο χρόνο και η μεταφορά πληροφοριών να είναι τέλεια.

Η CPU κατανοεί μόνο ηλεκτρικά σήματα

Όπως θα καταλάβετε, ένα ηλεκτρονικό στοιχείο κατανοεί μόνο τις τάσεις και τους ενισχυτές, σήμα / σήμα, έτσι όλες οι οδηγίες πρέπει να μεταφράζονται σε μηδενικά και σε αυτά. Επί του παρόντος, οι επεξεργαστές είναι σε θέση να λειτουργούν ταυτόχρονα με χορδές έως και 64 μηδενικά και καλούμενα bits και αντιπροσωπεύει την παρουσία ή απουσία ενός σήματος τάσης.

Η CPU λαμβάνει μόνο μία διαδοχή σημάτων που είναι ικανή να ερμηνεύσει με τη δομή της εσωτερικές λογικές πύλες, οι οποίες με τη σειρά τους αποτελούνται από τρανζίστορ που είναι υπεύθυνοι για τη διέλευση ή μη διέλευση ηλεκτρικών σημάτων. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατόν να δοθεί ένα "κατανοητό νόημα" στον άνθρωπο, με τη μορφή μαθηματικών και λογικών πράξεων: προσθήκη, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαίρεση, AMD, OR, NOT, NOR, XOR. Όλα αυτά και κάποιες άλλες είναι οι λειτουργίες που κάνει η CPU και που βλέπουμε στον υπολογιστή μας με τη μορφή παιχνιδιών, προγραμμάτων, εικόνων κλπ. Περίεργο, σωστά;

Η εξέλιξη του GHz

Δεν έχουμε πάντα Gigahertz στη σούπα, στην πραγματικότητα, πριν από σχεδόν 50 χρόνια, οι μηχανικοί ονειρεύτηκαν να ονομάσουν ποτέ τη συχνότητα των επεξεργαστών τους με τον τρόπο αυτό.

Η αρχή δεν ήταν κακή ούτε ο πρώτος μικροεπεξεργαστής που εφαρμόστηκε σε ένα ενιαίο τσιπ ήταν η Intel 4004, μια μικρή κατσαρίδα που εφευρέθηκε το 1970, η οποία χαρακτήρισε επανάσταση στην αγορά μετά από αυτούς τους τεράστιους υπολογιστές που δεν είχαν ούτε RGB φωτισμό. Ακριβώς, υπήρξε μια εποχή που δεν υπήρχε RGB, φανταστείτε. Το γεγονός είναι ότι αυτό το τσιπ ήταν ικανό να επεξεργάζεται συμβολοσειρές 4-bit με συχνότητα 740 KHz, όχι άσχημο.

Οκτώ χρόνια αργότερα, και μετά από μερικά μοντέλα, έφτασε η Intel 8086, ένας επεξεργαστής όχι μικρότερος από 16 bits που δούλευαν από 5 έως 10 MHz και ήταν ακόμα διαμορφωμένος σαν κατσαρίδα. Ήταν ο πρώτος επεξεργαστής για την υλοποίηση της αρχιτεκτονικής x86, την οποία έχουμε σήμερα σε επεξεργαστές, απίστευτη. Αλλά αυτή η αρχιτεκτονική ήταν τόσο καλή στο χειρισμό των οδηγιών ότι ήταν πριν και μετά στην πληροφορική. Υπήρξαν επίσης άλλοι, όπως ο Power9 της IBM για διακομιστές, αλλά αναμφισβήτητα το 100% των προσωπικών υπολογιστών συνεχίζουν να χρησιμοποιούν το x86.

Αλλά ο επεξεργαστής DEC Alpha ήταν ο πρώτος τσιπ με οδηγίες RISC που έφτασαν στο φράγμα 1 GHz το 1992, έπειτα η AMD έφτασε με το Athlon το 1999 και το ίδιο έτος οι Pentium III έφθασαν σε αυτές τις συχνότητες.

Ο ΔΤΚ ενός επεξεργαστή

Στην τρέχουσα εποχή έχουμε επεξεργαστές που μπορούν να φτάσουν μέχρι και 5 GHz (5.000.000.000 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο) και για να το ξεπεράσουν δεν έχουν μόνο ένα, αλλά μέχρι και 32 πυρήνες σε ένα ενιαίο τσιπ. Κάθε πυρήνας είναι ικανός να εκτελεί ακόμη περισσότερες λειτουργίες ανά κύκλο, έτσι ώστε η ικανότητα πολλαπλασιάζεται.

Ο αριθμός των πράξεων ανά κύκλο ονομάζεται επίσης ΔΤΚ (δεν πρέπει να συγχέεται με τον δείκτη τιμών καταναλωτή). Το IPC είναι ένας δείκτης της απόδοσης ενός επεξεργαστή, επί του παρόντος είναι πολύ μοντέρνο να μετράει το IPC των επεξεργαστών, αφού αυτό καθορίζει πόσο καλός είναι ο επεξεργαστής.

Ας εξηγήσω, δύο βασικά στοιχεία μιας CPU είναι οι πυρήνες και η συχνότητά τους, αλλά μερικές φορές με περισσότερους πυρήνες δεν σημαίνει ότι έχουν περισσότερα IPC, οπότε είναι πιθανό ότι μια CPU 6-core είναι λιγότερο ισχυρή από μια 4-core CPU.

Οι οδηγίες ενός προγράμματος χωρίζονται σε νήματα ή στάδια και εισάγονται στον επεξεργαστή έτσι ώστε, ιδανικά, να εκτελείται μια πλήρης εντολή σε κάθε κύκλο ρολογιού, αυτό θα ήταν IPC = 1. Με αυτόν τον τρόπο, σε κάθε κύκλο, θα έρχονταν και θα πήγαιναν όλες οι οδηγίες. Αλλά δεν είναι όλα ιδανικά, αφού οι οδηγίες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο κατασκευής του προγράμματος και τον τύπο των λειτουργιών που πρέπει να εκτελεστούν. Η προσθήκη δεν είναι η ίδια με αυτή του πολλαπλασιασμού, ούτε είναι ίδια εάν ένα πρόγραμμα έχει πολλαπλά θέματα ως μόνο ένα.

Υπάρχουν προγράμματα για τη μέτρηση του IPC ενός επεξεργαστή υπό συνθήκες όσο το δυνατόν πιο παρόμοιες. Αυτά τα προγράμματα αποκτούν μια μέση τιμή IPC υπολογίζοντας το χρόνο που χρειάζεται ο επεξεργαστής για να εκτελέσει ένα πρόγραμμα. Σειρές όπως αυτό:

Συμπέρασμα και πιο ενδιαφέρουσες συνδέσεις

Είναι πραγματικά ένα πολύ ενδιαφέρον θέμα, αυτό για το Hertz και πώς μετράται η ταχύτητα ενός επεξεργαστή. Πραγματικά δίνει για πολλά θέματα για να μιλήσει, αλλά δεν μπορούμε να κάνουμε ένα άρθρο όπως και τα μυθιστορήματα.

Τουλάχιστον ελπίζουμε ότι η έννοια του Hertz, η συχνότητα, οι κύκλοι ανά δευτερόλεπτο και ο ΔΤΚ έχουν εξηγηθεί καλά. Τώρα σας αφήνουμε με μερικά ενδιαφέροντα σεμινάρια σχετικά με το θέμα.

Αν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα ή θέλετε να επισημάνετε κάτι, αφήστε μας ένα σχόλιο στο κουτί.