Ghz: מהו ומה זה גיגה-הרץ במחשוב

אם אתה נכנס לעולם המחשוב ואתה מסתכל על מעבדים לקנות, קראת GHz או Gigahertz או Gigahertzio פעמים רבות. כל זה בדיוק אותו הדבר, ולא, זה לא תיבול מזון, זה מדד שמשמש לעתים קרובות מאוד בתחום המחשוב וההנדסה.

מדד התוכן

אז המעט שאנחנו יכולים לעשות בנקודה זו הוא להסביר מה מדד זה ומדוע משתמשים בו כל כך הרבה כיום. אולי אחרי זה, תהיה ברור יותר לגבי הרבה דברים שאתה נתקל בהם בכל יום בעולם האלקטרוניקה.

מה זה ג'יגה הרץ או ג'יגהארץ

GHz הוא הקיצור למדידה המשמשת באלקטרוניקה שנקראת Gigahertz בספרדית, אם כי אנו יכולים למצוא אותה גם כ Gigahertz. וזה לא באמת אמצעי בסיס, אבל זה מכפיל של הרץ, במיוחד אנחנו מדברים על 10.9 מיליון הרץ.

אז באמת מה שנצטרך להגדיר הוא הרץ, מדידת הבסיס והיכן מגיעים הקילוהרץ (kHz), מגהרץ (הרץ) וגיגה הרץ (ג'יגה הרץ). ובכן, המדד הזה הומצא על ידי היינריך רודולף הרץ, משם משפחתו שם המדד מגיע. הוא היה פיזיקאי גרמני שגילה כיצד גלים אלקטרומגנטיים מתפשטים בחלל. אז באמת המדידה הזו באה מעולם הגלים ולא רק ממחשוב.

הרץ מייצג מחזור אחד בשנייה, למעשה, עד 1970, הרץ לא נקרא מחזורים. במקרה שאתה לא יודע, מחזור הוא פשוט חזרה על אירוע ליחידת זמן, שבמקרה זה תהיה תנועה של גל. ואז הרץ מודד את מספר הפעמים שגל חוזר בזמן, שיכול להיות צליל או אלקטרומגנטי. אך זה ניתן להרחבה גם לוויברציות של מוצקים או לגלי ים.

אם אנו מנסים לפוצץ נייר מקביל למשטח שלו, נבחין שהוא מתחיל להתפוגג וחוזר על התבנית לעתים קרובות כל כך, תוך שניות או אלפי שניות אם אנו נשבים חזק. אותו דבר קורה עם גלים, ובעוצמה זו אנו קוראים לזה תדר (f) וזה ההיפוך של תקופה, שנמדד בשניות ברורות. אם נרכיב את הכל, נוכל להגדיר את הרץ כתדר בתנודה של חלקיק (של גל, נייר, מים) בתקופת ביטוח.

כאן אנו יכולים לראות את צורת הגל וכיצד הוא חוזר על עצמו לאורך תקופה. בראשון, יש לנו את המדידה של 1 הרץ, מכיוון שבשנייה אחת היא סבלה מתנודה אחת בלבד. ובתמונה השנייה, בשנייה אחת היא נדנפה 5 פעמים שלמות. תאר לעצמך אז כמה יהיה 5 ג'יגה הרץ.

שם	סמל	ערך (הרץ)
מיקרו הרץ	µHz	0.000001
מיליהרץ	mHz	0.001
…	…	…
הרץ	הרץ	1
דקהרץ	daHz	10
Hectoertium	הרץ	100
קילוהרץ	kHz	1, 000
מגהרץ	MHz	1, 000, 000
ג'יגארץ	ג'יגה הרץ	1, 000, 000, 000
…	…	…

GHz במחשוב

עכשיו כשאנחנו באמת יודעים מה זה הרץ ומאיפה הוא מגיע, הגיע הזמן ליישם אותו על מחשוב.

הרץ מודד את תדירות השבב האלקטרוני, עבורנו, הידוע ביותר הוא המעבד. אז העברת ההגדרה אליו, הרץ הוא מספר הפעולות שמעבד יכול לבצע בפרק זמן של שנייה. כך נמדדת המהירות של מעבד.

מעבד מחשב (ורכיבים אלקטרוניים אחרים) הוא מכשיר שאחראי על ביצוע פעולות מסוימות הנשלחות מהזיכרון הראשי בצורה של הוראות שנוצרות על ידי התוכניות. ואז כל תוכנית מחולקת למשימות או תהליכים, ותורמת להוראות, אשר יבוצעו אחת אחת על ידי המעבד.

ככל שיש למעבד הרץ יותר, כך הוא יכול לבצע יותר פעולות או הוראות תוך שנייה. באופן משותף, אנו יכולים גם לקרוא לתדר זה " מהירות שעון ", מכיוון שהמערכת כולה מסונכרנת באמצעות אות שעון כך שכל מחזור נמשך באותה תקופה והעברת המידע מושלמת.

המעבד מבין רק אותות חשמליים

כפי שתבינו, רכיב אלקטרוני מבין רק מתחים ומגברים, אות / ללא אות, ולכן יש לתרגם את כל ההוראות לאפסים וכאלה. נכון לעכשיו מעבדים מסוגלים לעבוד במקביל עם מיתרים של עד 64 אפסים ואלה, המכונים ביטים, והיא מייצגת נוכחות או היעדר אות מתח.

המעבד מקבל רק רצף של איתותים שהוא מסוגל לפרש באמצעות המבנה של שערי לוגיקה פנימיים , שבתורם מורכבים מטרנזיסטורים שאחראים להעברת או לא העברת אותות חשמליים. בדרך זו ניתן לתת "משמעות מובנת" לבן האדם, בצורה של פעולות מתמטיות והגיוניות: תוספת, חיסור, כפל, חלוקה, AMD, OR, NOT, NOR, XOR. כל אלה ועוד כמה הם הפעולות שמעבד ה- CPU ואנחנו רואים במחשב שלנו בצורה של משחקים, תוכניות, תמונות וכו '. סקרן, נכון?

התפתחות GHz

לא תמיד היה לנו ג'יגארץ במרק, למעשה, כמעט לפני 50 שנה, מהנדסים פשוט חלמו לקרוא לנקוב בתדירות המעבדים שלהם בדרך זו.

גם ההתחלה לא הייתה רעה, המעבד הראשון שהוטמע על גבי שבב יחיד היה אינטל 4004, ג'וק קטן שהמציא בשנת 1970 שחולל מהפכה בשוק לאחר אותם מחשבים ענקיים מבוססי שסתום ואקום שלא היו להם אפילו תאורת RGB. בדיוק, הייתה תקופה בה RGB לא היה קיים, דמיין. העובדה היא שהשבב הזה היה מסוגל לעבד מיתרי 4 סיביות בתדר של 740 קילוהרץ, לא רע, אגב.

שמונה שנים מאוחר יותר, ואחרי מספר דגמים, הגיע אינטל 8086, מעבד של לא פחות מ 16 סיביות שעבד בין 5 ל 10 מגה הרץ, ועדיין היה מעוצב כמו ג'וק. זה היה המעבד הראשון שהטמיע את ארכיטקטורת ה- x86, שיש לנו כרגע על מעבדים, מדהים. אבל האדריכלות הזו הייתה כל כך טובה בטיפול בהוראות שהיא הייתה לפני ואחרי המחשוב. היו גם אחרים כמו Power9 של יבמ עבור שרתים, אך ללא ספק 100% מהמחשבים האישיים ממשיכים להשתמש ב- x86.

אבל זה היה מעבד ה- DEC Alpha, השבב הראשון עם הוראות RISC שהגיע למחסום של 1 ג'יגה הרץ בשנת 1992, ואז הגיע AMD עם Athlon שלו בשנת 1999 ובאותה שנה הגיעו ה- Pentium III לתדרים אלה.

מדד המחירים לצרכן של מעבד

בעידן הנוכחי יש לנו מעבדים המסוגלים להגיע עד 5 ג'יגה הרץ (5, 000, 000, 000 פעולות בשנייה) וכדי להוסיף אותם יש להם לא רק אחד, אלא עד 32 ליבות בשבב בודד. כל ליבה מסוגלת לבצע פעולות אפילו יותר בכל מחזור, כך שהכושר מתרבה.

מספר הפעולות במחזור נקרא גם מדד המחירים לצרכן (לא להתבלבל עם מדד המחירים לצרכן). ה- IPC הוא אינדיקטור לביצועים של מעבד, נכון לעכשיו הוא מאוד אופנתי למדוד את ה- IPC של המעבדים, מכיוון שהדבר קובע עד כמה מעבד טוב.

הרשו לי להסביר, שני אלמנטים בסיסיים של מעבד הם ליבות ותדירותן, אך לעיתים בעלות ליבות רבות יותר אינן רומזות על יותר IPCs, כך שייתכן שמעבד בעל 6 ליבות הוא פחות חזק ממעבד 4 ליבות.

ההוראות של תוכנית מחולקות לחוטים או שלבים ומוזנות במעבד כך, באופן אידיאלי, תבוצע הוראות שלמות בכל מחזור שעון, זו תהיה IPC = 1. בדרך זו, בכל מחזור, הייתה הוראה שלמה באה והולכת. אך לא הכל כה אידיאלי, מכיוון שההוראות תלויות במידה רבה באופן הבנוי של התוכנית ובסוג הפעולות שיש לבצע. הוספה אינה זהה להכפלה, והיא אינה דומה אם לתוכנית יש מספר רב של חוטים כמו רק אחד.

יש תוכניות למדידת ה- IPC של מעבד בתנאים דומים ככל האפשר. תוכניות אלה משיגות ערך IPC ממוצע על ידי חישוב הזמן שלוקח למעבד להריץ תוכנית. סדרות כאלה:

מסקנה וקישורים מעניינים יותר

זה באמת נושא מאוד מעניין, זה בנושא הרץ ואיך נמדדת המהירות של מעבד. זה באמת נותן להרבה נושאים לדבר עליהם, אבל אנחנו לא יכולים להכין מאמר כמו רומנים.

לפחות אנו מקווים שהמשמעות של הרץ, התדירות, המחזורים בשנייה ומדד המחירים לצרכן הוסברו היטב. כעת נשאיר לכם כמה הדרכות מעניינות הקשורות לנושא.

אם יש לך שאלות בנושא, או שאתה רוצה להצביע על משהו, השאיר לנו תגובה בתיבה.