Ghz: wat is en wat is een gigahertz in computers

Als je de computerwereld betreedt en je kijkt naar processors om te kopen, heb je vaak GHz of Gigahertz of Gigahertzio gelezen. Dit alles is precies hetzelfde, en nee, het is geen voedselkruiden, het is een maat die heel vaak wordt gebruikt in computers en engineering.

Inhoudsindex

Dus het minste wat we op dit punt kunnen doen, is uitleggen wat deze maatregel meet en waarom hij tegenwoordig zo veel wordt gebruikt. Misschien wordt u hierna duidelijker over veel dingen die u elke dag tegenkomt in de wereld van elektronica.

Wat is een GHz of Gigahertz

GHz is de afkorting voor een meting die wordt gebruikt in de elektronica, Gigahertz genoemd in het Spaans, hoewel we het ook kunnen vinden als Gigahertz. En het is niet echt een basismaatstaf, maar het is een veelvoud van Hertz, we hebben het specifiek over 10, 9 miljoen Hertz.

Dus wat we echt zullen moeten definiëren is de Hertz, de basismeting en waar de Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) en Gigahertz (GHz) vandaan komen. Welnu, deze maat is uitgevonden door Heinrich Rudolf Hertz, wiens achternaam de naam van de maat is. Hij was een Duitse natuurkundige die ontdekte hoe elektromagnetische golven zich in de ruimte voortplanten. Dus deze meting komt eigenlijk uit de wereld van golven en niet puur uit computergebruik.

Een Hertz vertegenwoordigt één cyclus per seconde, in feite heette Hertz tot 1970 geen cycli. Voor het geval je het niet weet, is een cyclus simpelweg de herhaling van een gebeurtenis per tijdseenheid, in dit geval de beweging van een golf. Vervolgens meet een Hertz het aantal keren dat een golf zich in de tijd herhaalt, wat geluid of elektromagnetisch kan zijn. Maar dit is ook uitbreidbaar voor de trillingen van vaste stoffen of voor zeegolven.

Als we proberen een papier parallel aan het oppervlak te blazen, zullen we merken dat het begint te golven in het herhalen van het patroon om de zoveel tijd, in seconden of duizendsten van een seconde als we hard blazen. Hetzelfde gebeurt met golven, en bij deze magnitude noemen we het frequentie (f) en het is het omgekeerde van een periode, die wordt gemeten in heldere seconden. Als we het allemaal samenvoegen, kunnen we Hertz definiëren als de frequentie in de oscillatie van een deeltje (van een golf, papier, water) in een verzekeringsperiode.

Hier kunnen we de vorm van een golf zien en hoe deze zich gedurende een periode herhaalt. In de eerste hebben we de meting van 1 Hz, omdat hij in één seconde slechts één oscillatie heeft geleden. En in het tweede beeld, in een enkele seconde, is het 5 volledige tijden geschommeld. Stel je dan voor hoeveel 5 GHz zou zijn.

Naam	Symbool	Waarde (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 in computergebruik

Nu we echt weten wat een Hertz is en waar hij vandaan komt, is het tijd om hem toe te passen op computers.

De Hertz meet de frequentie van een elektronische chip, voor ons is de bekendste de processor. Dus als de definitie erop wordt overgedragen, is een Hertz het aantal bewerkingen dat een processor in een periode van één seconde kan uitvoeren. Zo wordt de snelheid van een processor gemeten.

De processor van een computer (en andere elektronische componenten) is een apparaat dat verantwoordelijk is voor het uitvoeren van bepaalde bewerkingen die vanuit het hoofdgeheugen worden verzonden in de vorm van instructies die door de programma's worden gegenereerd. Vervolgens wordt elk programma onderverdeeld in taken of processen, en op zijn beurt in instructies, die één voor één door de processor worden uitgevoerd.

Hoe meer hertz een processor heeft, hoe meer bewerkingen of instructies hij in een seconde kan uitvoeren. Gewoonlijk kunnen we deze frequentie ook " kloksnelheid " noemen, omdat het hele systeem wordt gesynchroniseerd met een kloksignaal, zodat elke cyclus dezelfde tijd duurt en de overdracht van informatie perfect is.

De CPU begrijpt alleen elektrische signalen

Zoals u zult begrijpen, begrijpt een elektronische component alleen spanningen en versterkers, signaal / geen signaal, dus alle instructies moeten worden vertaald in nullen en enen. Momenteel kunnen processors gelijktijdig werken met strings van maximaal 64 nullen en enen, bits genoemd, en het vertegenwoordigt de aanwezigheid of afwezigheid van een spanningssignaal.

De CPU ontvangt alleen een opeenvolging van signalen die hij kan interpreteren met zijn structuur van interne logische poorten, die op hun beurt zijn samengesteld uit transistors die verantwoordelijk zijn voor het wel of niet passeren van elektrische signalen. Op deze manier is het mogelijk om het een "begrijpelijke betekenis" te geven voor de mens, in de vorm van wiskundige en logische bewerkingen: optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen, AMD, OR, NOT, NOR, XOR. Dit alles en nog wat meer zijn de bewerkingen die de CPU doet en die we op onze pc zien in de vorm van games, programma's, afbeeldingen, enz. Benieuwd, toch?

De evolutie van GHz

We hebben Gigahertz niet altijd in de soep gehad, in feite droomden ingenieurs er bijna 50 jaar geleden van om ooit de frequentie van hun processors zo te noemen.

Het begin was ook niet slecht, de eerste microprocessor die op een enkele chip werd geïmplementeerd, was de Intel 4004, een kleine kakkerlak die in 1970 werd uitgevonden en die een revolutie op de markt teweegbracht na die enorme computers met vacuümventielen die niet eens RGB-verlichting hadden. Precies, er was een tijd dat RGB niet bestond, stel je voor. Feit is dat deze chip in staat was om 4-bit strings te verwerken met een frequentie van 740 KHz, niet slecht trouwens.

Acht jaar later, en na een paar modellen, arriveerde de Intel 8086, een processor van maar liefst 16 bits die werkte van 5 tot 10 MHz en nog steeds de vorm had van een kakkerlak. Het was de eerste processor die de x86-architectuur implementeerde, die we momenteel op processors hebben, ongelooflijk. Maar deze architectuur was zo goed in het omgaan met instructies dat het een voor en na computergebruik was. Er zijn ook andere geweest, zoals IBM's Power9 voor servers, maar ongetwijfeld blijft 100% van de pc's x86 gebruiken.

Maar het was de DEC Alpha-processor, de eerste chip met RISC-instructies die de grens van 1 GHz bereikte in 1992, toen AMD arriveerde met zijn Athlon in 1999 en in hetzelfde jaar bereikten de Pentium III's deze frequenties.

De CPI van een processor

In het huidige tijdperk hebben we processoren die in staat zijn om tot 5 GHz (5.000.000.000 bewerkingen per seconde) te bereiken en om het af te maken hebben ze niet slechts één, maar tot 32 kernen op één chip. Elke kern kan nog meer bewerkingen per cyclus uitvoeren, dus de capaciteit vermenigvuldigt zich.

Het aantal bewerkingen per cyclus wordt ook wel de CPI genoemd (niet te verwarren met de consumentenprijsindex). De IPC is een indicator van de prestaties van een processor, momenteel is het erg modieus om de IPC van de processors te meten, aangezien dit bepaalt hoe goed een processor is.

Laat me uitleggen, twee basiselementen van een CPU zijn de kernen en hun frequentie, maar soms betekent het hebben van meer kernen niet dat er meer IPC's zijn, dus het is mogelijk dat een 6-core CPU minder krachtig is dan een 4-core CPU.

De instructies van een programma zijn onderverdeeld in threads of fasen, en worden ingevoerd in de processor zodat, idealiter, een volledige instructie wordt uitgevoerd in elke klokcyclus, dit zou IPC = 1 zijn. Op deze manier zou er in elke cyclus een complete instructie komen en gaan. Maar niet alles is zo ideaal, omdat de instructies grotendeels afhangen van hoe het programma is gebouwd en het type bewerkingen dat moet worden uitgevoerd. Toevoegen is niet hetzelfde als vermenigvuldigen, en het is ook niet hetzelfde als een programma meerdere threads heeft als slechts één.

Er zijn programma's om de IPC van een processor onder vergelijkbare condities te meten. Deze programma's verkrijgen een gemiddelde IPC-waarde door de tijd te berekenen die de processor nodig heeft om een ​​programma uit te voeren. Series zoals deze:

Conclusie en interessantere links

Het is echt een heel interessant onderwerp, dit gaat over Hertz en hoe de snelheid van een processor wordt gemeten. Het geeft echt veel onderwerpen om over te praten, maar we kunnen ook geen artikelen als romans maken.

We hopen tenminste dat de betekenis van de Hertz, de frequentie, de cycli per seconde en de CPI goed zijn uitgelegd. Nu laten we u enkele interessante tutorials achter die betrekking hebben op het onderwerp.

Als je vragen hebt over het onderwerp of iets wilt aangeven, laat dan een reactie achter in het vak.