Ghz: що таке і що таке гігагерц в обчислювальній техніці

Якщо ви входите у світ обчислювальної техніки і дивитесь на придбання процесорів, ви багато разів прочитали ГГц, Гігагерц або Гігагерцо. Все це точно так само, і ні, це не харчова приправа, це захід, який дуже часто використовується в обчислювальній техніці та техніці.

Зміст індексу

Отже, щонайменше, що ми можемо зробити на даний момент, - це пояснити, що цей захід вимірює і чому він сьогодні так багато використовується. Можливо, після цього вам стане зрозуміліше багато речей, з якими ви стикаєтеся щодня у світі електроніки.

Що таке ГГц або Гігагерц

ГГц - це абревіатура для вимірювання, що використовується в електроніці під назвою Гігагерц іспанською мовою, хоча ми можемо також знайти її як Гігагерц. Це насправді не базовий показник, але це кратний Герц, конкретно ми говоримо про 10, 9 мільйона герц.

Тож насправді нам доведеться визначити герц, базовий вимір і звідки беруться Кілогерц (кГц), Мегагерц (МГц) та Гігагерц (ГГц). Що ж, цей захід винайшов Генріх Рудольф Герц, від прізвища якого походить ім'я міри. Він був німецьким фізиком, який виявив, як електромагнітні хвилі поширюються в космосі. Тож насправді це вимірювання походить із світу хвиль, а не суто з обчислень.

Герц являє собою один цикл в секунду, насправді до 1970 року Герц не називався циклами. Якщо ви не знаєте, цикл - це просто повторення події за одиницю часу, що в цьому випадку буде рухом хвилі. Тоді Герц вимірює кількість повторень хвилі у часі, що може бути звуковим або електромагнітним. Але це також розширюється до коливань твердих тіл або до морських хвиль.

Якщо ми спробуємо підірвати папір паралельно його поверхні, ми помітимо, що вона починає хвилеподібно повторювати візерунок так часто, за секунди чи тисячні частини секунди, якщо ми сильно дуємо. Те саме відбувається з хвилями, і при такій величині ми називаємо це частотою (f), і це зворотний період, який вимірюється в ясні секунди. Якщо скласти все це разом, ми можемо визначити Герца як частоту коливань частинки (хвилі, паперу, води) у страховий період.

Тут ми можемо побачити форму хвилі та те, як вона повторюється протягом певного періоду. У першому ми маємо вимірювання 1 Гц, оскільки за одну секунду він зазнав лише одного коливання. А у другому зображенні за одну секунду він коливався 5 повних разів. Уявіть собі, скільки тоді було б 5 ГГц.

Ім'я	Символ	Значення (Гц)
Мікрогерц	мкГц	0, 000001
Міллігерц	мГц	0, 001
…	…	…
Герц	Гц	1
Декагерц	даГц	10
Гектоерцій	гГц	100
Кілогерц	кГц	1000
Мегагерц	МГц	1 000 000
Гігагерц	ГГц	1 000 000 000 000
…	…	…

ГГц в обчисленнях

Тепер, коли ми дійсно знаємо, що таке Герц і звідки він походить, саме час застосувати його до обчислень.

Герц вимірює частоту електронного чіпа, для нас найвідомішим є процесор. Таким чином, передаючи йому визначення, Герц - це кількість операцій, які процесор може виконати за період однієї секунди. Так вимірюється швидкість процесора.

Процесор комп’ютера (та інших електронних компонентів) - це пристрій, відповідальний за виконання певних операцій, що надсилаються з основної пам'яті у вигляді інструкцій, що генеруються програмами. Потім кожна програма підрозділяється на завдання або процеси, а по черзі - на інструкції, які виконуватимуться процесором по черзі.

Чим більше герц має процесор, тим більше операцій чи інструкцій він може виконати за секунду. Загалом ми можемо також назвати цю частоту " тактовою частотою ", оскільки вся система синхронізується тактовим сигналом, щоб кожен цикл тривав однаковий час і передача інформації була ідеальною.

Процесор розуміє лише електричні сигнали

Як ви зрозумієте, електронний компонент розуміє лише напруги та підсилювачі, сигнал / відсутність сигналу, тому всі вказівки повинні бути переведені на нулі та одиниці. В даний час процесори здатні працювати одночасно зі струнами до 64 нулів і одиницями, що називаються бітами, і це являє собою наявність або відсутність сигналу напруги.

Процесор отримує лише послідовність сигналів, які він здатний інтерпретувати зі своєю структурою внутрішніх логічних воріт, які, в свою чергу, складаються з транзисторів, які відповідають за передачу або не передачу електричних сигналів. Таким чином можна надати людині «зрозумілий сенс» у формі математичних та логічних операцій: додавання, віднімання, множення, ділення, AMD, АБО, НЕ, NOR, XOR. Все це та деякі інші - це операції, які виконує процесор, і які ми бачимо на своєму ПК у вигляді ігор, програм, зображень тощо. Цікаво, правда?

Еволюція ГГц

Ми не завжди мали Гігагерц у супі, насправді майже 50 років тому інженери просто мріяли коли-небудь назвати частоту своїх процесорів таким чином.

Початок теж був непоганий, першим мікропроцесором, що був реалізований на одній мікросхемі, став Intel 4004, невеликий тарган, винайдений в 1970 році, який здійснив революцію на ринку після тих величезних комп'ютерів, що базуються на вакуумних клапанах, які навіть не мали освітлення RGB. Точно, був час, коли RGB не існувало, уявіть. Справа в тому, що цей чіп був здатний обробляти 4-бітні струни на частоті 740 КГц, до речі, непогано.

Через вісім років, і через кілька моделей, Intel 8086 прибув з процесором не менше 16 біт, який працював від 5 до 10 МГц, і досі був схожий на таргана. Це був перший процесор, який застосував архітектуру x86, яку ми зараз маємо на процесорах, неймовірною. Але ця архітектура була настільки хорошою в обробці інструкцій, що це було до та після обчислень. Були також такі, як IBM Power9 для серверів, але, безсумнівно, 100% персональних комп'ютерів продовжують використовувати x86.

Але саме процесор DEC Alpha був першим чіпом з інструкціями RISC, який дійшов до бар'єру на 1 ГГц в 1992 році, потім AMD прибув з Athlon в 1999 році і в тому ж році Pentium III досяг цих частот.

ІСЦ процесора

У поточну епоху у нас є процесори, здатні досягти частоти до 5 ГГц (5 000 000 000 операцій в секунду), а для надбавки вони мають не одне, а до 32 ядер на одному чіпі. Кожне ядро ​​здатне виконувати ще більше операцій за цикл, тому ємність збільшується.

Кількість операцій за цикл також називається ІСЦ (не плутати з індексом споживчих цін). IPC є показником продуктивності процесора, в даний час вимірювати IPC процесорів дуже модно, оскільки це визначає, наскільки хороший процесор.

Поясню, два основні елементи процесора - це ядра та їх частота, але іноді мати більше ядер не означає, що більше IPC, тому можливо, що 6-ядерний процесор є менш потужним, ніж 4-ядерний процесор.

Інструкції програми поділяються на нитки або етапи і вводяться в процесор так, що в ідеалі в кожному тактовому циклі виконується повна інструкція, це було б IPC = 1. Таким чином, у кожному циклі повна інструкція буде приходити і йти. Але не все настільки ідеально, оскільки вказівки багато в чому залежать від того, як побудована програма і типу операцій, які потрібно виконати. Додавання не є тим самим, як множення, і не те саме, якщо програма має кілька потоків, як лише одна.

Існують програми для вимірювання IPC процесора за максимально схожих умов. Ці програми отримують середнє значення IPC шляхом обчислення часу, необхідного процесору для запуску програми. Серія така:

Висновок та більш цікаві посилання

Це дійсно дуже цікава тема, ця про Герца та про те, як вимірюється швидкість процесора. Це дійсно дає можливість обговорити багато тем, але ми також не можемо зробити статтю, як романи.

Принаймні ми сподіваємось, що значення Герца, частота, цикли в секунду та ІСЦ були добре пояснені. Тепер ми залишаємо вам кілька цікавих навчальних посібників, пов’язаних із темою.

Якщо у вас є якісь питання щодо теми, або ви хочете щось зазначити, залиште нам коментар у полі.