Ghz: što je i što je gigaherc u računanju

Ako ulazite u svijet računanja i gledate procesore za kupnju, više ćete puta pročitati GHz ili Gigahertz ili Gigahertzio. Sve je to potpuno isto, i ne, to nije začin za hranu, to je mjera koja se vrlo često koristi u računarstvu i inženjerstvu.

Sadržaj indeks

Dakle, najmanje što u ovom trenutku možemo učiniti jest objasniti što ta mjera mjeri i zašto se danas toliko koristi. Možda će vam nakon ovoga biti jasnije oko mnogih stvari s kojima se svakodnevno susrećete u svijetu elektronike.

Što je GHz ili Gigahertz

GHz je skraćenica za mjerenje koje se u španjolskoj elektronici naziva Gigahertz, iako ga možemo naći i kao Gigahertz. I zapravo nije bazna mjera, već je to višestruki Hertz, konkretno govorimo o 10, 9 milijuna Hertza.

Dakle, ono što ćemo morati definirati je Hertz, bazno mjerenje i odakle potječu Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) i Gigahertz (GHz). Pa, ovu je mjeru izmislio Heinrich Rudolf Hertz, od čijeg prezimena dolazi i ime mjere. Bio je njemački fizičar koji je otkrio kako se elektromagnetski valovi šire u svemiru. Dakle, stvarno ovo mjerenje dolazi iz svijeta valova, a ne čisto iz računanja.

Hertz predstavlja jedan ciklus u sekundi, u stvari, sve do 1970. Hertz se nije zvao ciklusima. U slučaju da ne znate, ciklus je jednostavno ponavljanje događaja po jedinici vremena, što će u ovom slučaju biti kretanje vala. Tada Hertz mjeri koliko puta se val ponavlja u vremenu, što može biti zvučno ili elektromagnetsko. Ali ovo se također može proširiti na vibracije čvrste tvari ili na morske valove.

Ako pokušamo ispuhati papir paralelno s njegovom površinom, primijetit ćemo da počinje isijavati ponavljajući uzorak sve tako često, u sekundi ili tisućama sekunde ako jako puhnemo. Isto se događa i s valovima, a pri toj veličini nazivamo je frekvencija (f) i to je obrnuta točka, koja se mjeri u jasnim sekundama. Ako sve to zbrojimo, Hertz možemo definirati kao frekvenciju oscilacije čestice (vala, papira, vode) u razdoblju osiguranja.

Ovdje možemo vidjeti oblik vala i kako se ponavlja u određenom razdoblju. U prvom imamo mjerenje 1 Hz, jer je u jednoj sekundi pretrpio samo jednu oscilaciju. A u drugoj slici je u jednoj sekundi oscilirao 5 cjelovitih vremena. Zamislite onda koliko bi bilo 5 GHz.

ime	simbol sam	Vrijednost (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	mHz	0001
…	…	…
herc	Hz	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	hhz	100
kiloherc	kHz	1000
megaherc	MHz	1.000.000
gigaherca	GHz	milijarda
…	…	…

GHz u računanju

Sada kada stvarno znamo što je Hertz i odakle dolazi, vrijeme je da ga primijenimo na računarstvo.

Hertz mjeri frekvenciju elektronskog čipa, za nas je najpoznatiji procesor. Dakle, prenošenje definicije na nju, Hertz je broj operacija koje procesor može obaviti u razdoblju od jedne sekunde. Ovako se mjeri brzina procesora.

Procesor računala (i drugih elektroničkih komponenti) uređaj je koji je odgovoran za obavljanje određenih operacija koje se šalju iz glavne memorije u obliku uputa koje generiraju programi. Tada se svaki program dijeli na zadatke ili procese, a zauzvrat u upute, koje procesor izvršava jednu po jednu.

Što više procesora ima herc, to više operacija ili uputa može provesti u sekundi. Uobičajeno, ovu frekvenciju možemo nazvati i „ brzina takta “, budući da je cijeli sustav sinkroniziran satnim signalom, tako da svaki ciklus traje isto vrijeme, a prijenos informacija je savršen.

CPU razumije samo električne signale

Kao što ćete shvatiti, elektronička komponenta razumije samo napone i pojačala, signal / bez signala, pa sve upute moraju biti prevedene u nule i one. Trenutno su procesori sposobni raditi istovremeno s nizovima do 64 nula i onim, koji se nazivaju bitovima, a predstavlja prisutnost ili odsutnost naponskog signala.

CPU prima samo niz signala koje je u stanju protumačiti svojom strukturom unutarnjih logičkih vrata, koja su zauzvrat sastavljena od tranzistora koji su odgovorni za prolazak ili ne prolazak električnih signala. Na ovaj je način moguće dati ljudskom biću „razumljivo značenje“ u obliku matematičkih i logičkih operacija: zbrajanje, oduzimanje, množenje, dijeljenje, AMD, ILI, NE, NOR, XOR. Sve ove i još neke su operacije koje CPU radi, a koje na našem računalu vidimo u obliku igara, programa, slika itd. Znatiželjno, zar ne?

Evolucija GHz

Uvijek nismo imali Gigahertz u juhi, u stvari, prije gotovo 50 godina, inženjeri su samo sanjali da ikad na ovaj način imenuju frekvenciju svojih procesora.

Ni početak nije bio loš, prvi mikroprocesor implementiran na jednom čipu bio je Intel 4004, mali žohar izumljen 1970. godine koji je revolucionirao tržište nakon ogromnih računala sa vakuumskim ventilima koja nisu imala ni RGB rasvjetu. Točno, bilo je doba kada RGB nije postojao, zamislite. Činjenica je da je ovaj čip sposoban obraditi 4-bitne žice na frekvenciji 740 KHz, što nije loše.

Osam godina kasnije, i nakon nekoliko modela, stigao je Intel 8086, procesor od najmanje 16 bita koji je radio od 5 do 10 MHz, a još uvijek je bio oblikovan poput žohara. Bio je to prvi procesor koji je implementirao x86 arhitekturu, kakvu trenutno imamo na procesorima, nevjerojatno. Ali ta je arhitektura bila tako dobra u rukovanju sa uputama da je bila prije i poslije u računanju. Bilo je i drugih poput IBM-ovog Power9 za servere, ali nesumnjivo 100% osobnih računala i dalje koristi x86.

Ali bio je DEC Alpha procesor prvi čip s uputama RISC-a koji je 1992. stigao do barijere od 1 GHz, zatim je AMD stigao sa svojim Athlonom 1999. godine, a iste godine Pentium III dosegao je te frekvencije.

CPI procesora

U sadašnjem dobu imamo procesore koji mogu dostići brzinu do 5 GHz (5.000.000.000 operacija u sekundi) i na njima nadopunjuju ne samo jednu, već i do 32 jezgre na jednom čipu. Svaka jezgra može izvesti još više operacija u ciklusu, tako da se kapacitet umnožava.

Broj operacija po ciklusu također se naziva CPI (da se ne brka s indeksom potrošačkih cijena). IPC je pokazatelj performansi procesora, trenutno je vrlo moderno mjeriti IPC procesora, jer to određuje koliko je procesor dobar.

Dopustite mi da objasnim, dva osnovna elementa CPU-a su jezgre i njihova učestalost, ali ponekad imati više jezgara ne znači i više IPC-a, pa je moguće da je 6-jezgreni CPU manje moćan od 4-jezgrenog CPU-a.

Upute programa podijeljene su u niti ili faze i unose se u procesor tako da, u idealnom slučaju, provodi se cjelovita upute u svakom taktu ciklusa, to bi bilo IPC = 1. Na taj bi način u svakom ciklusu dolazila i odlazila cjelovita uputa. No nije sve tako idealno jer upute uvelike ovise o načinu izrade programa i vrsti operacija koje treba izvesti. Dodavanje nije isto što i množenje, niti je isto ako program ima više niti samo jedan.

Postoje programi za mjerenje IPC-a procesora u što je moguće sličnijim uvjetima. Ti programi dobivaju prosječnu IPC vrijednost izračunavanjem vremena koje je potrebno da procesor pokrene program. Ovakva serija:

Zaključak i još zanimljivih poveznica

Zaista je vrlo zanimljiva tema, ova o Hertzu i kako se mjeri brzina procesora. To stvarno daje za mnoge teme o kojima se može razgovarati, ali ne možemo napraviti ni članak poput romana.

Barem se nadamo da su značenje Hertza, frekvencija, ciklusi u sekundi i CPI dobro objasnjeni. Sada vam ostavljamo nekoliko zanimljivih vodiča vezanih uz temu.

Ako imate bilo kakva pitanja u vezi s temom ili želite nešto istaknuti, ostavite nam komentar u okviru.