Ghz: มันคืออะไรและอะไรคือกิกะเฮิร์ตซ์ในการคำนวณ

หากคุณกำลังเข้าสู่โลกแห่งการคำนวณและคุณกำลังมองหาโปรเซสเซอร์ที่จะซื้อคุณจะได้อ่าน GHz หรือ Gigahertz หรือ Gigahertzio หลายครั้ง ทั้งหมดนี้เหมือนกันหมดและไม่ใช่ไม่ใช่เครื่องปรุงรสอาหารมัน เป็นเครื่องวัดที่ใช้บ่อยในการคำนวณและวิศวกรรม

ดัชนีเนื้อหา

อย่างน้อยที่สุดที่เราสามารถทำได้ ณ จุดนี้คือ อธิบายว่ามาตรการนี้วัดได้อย่างไรและทำไมจึงมีการใช้มากในปัจจุบัน บางทีหลังจากนี้คุณจะมีความชัดเจนมากขึ้นเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่คุณพบเจอทุกวันในโลกแห่งอิเล็กทรอนิกส์

GHz หรือ Gigahertz คืออะไร

GHz เป็นตัวย่อสำหรับการวัดที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า Gigahertz ในภาษาสเปน แม้ว่าเราจะพบว่าเป็น Gigahertz ก็ตาม และมันไม่ได้เป็นตัวชี้วัดพื้นฐาน แต่มันก็เป็นเฮิรตซ์หลายตัว โดยเฉพาะเรากำลังพูดถึง 10.9 ล้านเฮิรตซ์

สิ่งที่เราจะต้องกำหนดก็คือเฮิรตซ์การวัดพื้นฐานและที่ Kilohertz (kHz), Megahertz (Mhz) และ Gigahertz (GHz) มาจาก ไหน เฮ็นริชฮอร์ตซ์ คิดค้นมาตรการนี้ขึ้นมาโดยใช้นามสกุลของชื่อ เขาเป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้ ค้นพบว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายในอวกาศ อย่างไร ดังนั้นการวัดนี้มาจากโลกของคลื่นและไม่ใช่จากการคำนวณอย่างแท้จริง

เฮิรตซ์หมายถึงหนึ่งรอบต่อวินาที อันที่จริงจนกระทั่งปี 1970 เฮิร์ตซ์ไม่ได้ถูกเรียกว่ารอบ ในกรณีที่คุณไม่ทราบ วัฏจักรเป็นเพียงการซ้ำซ้อนของเหตุการณ์ต่อหน่วยของเวลา ซึ่งในกรณีนี้จะเป็นการเคลื่อนไหวของคลื่น จากนั้น Hertz จะวัดจำนวนครั้งที่คลื่นซ้ำตามเวลา ซึ่งอาจเป็นเสียงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่สิ่ง นี้สามารถขยายได้ต่อการสั่นสะเทือนของของแข็งหรือคลื่นทะเล

หากเราพยายามที่จะเป่ากระดาษขนานกับพื้นผิวของมันเราจะสังเกตเห็นว่ามันเริ่มที่จะแยกแยะรูปแบบซ้ำทุก ๆ ครั้งในไม่กี่วินาทีหรือหนึ่งในพันของวินาทีหากเราเป่าแรง ๆ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับคลื่น และในระดับนี้เราเรียกมันว่าความถี่ (f) และมันคือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับช่วงเวลาหนึ่งซึ่งวัดเป็นวินาทีที่ชัดเจน หากเรารวมมันเข้าด้วยกัน เราสามารถกำหนดเฮิรตซ์เป็นความถี่ในการสั่นของอนุภาค (ของคลื่นกระดาษน้ำ) ในระยะเวลาของการประกัน

ที่นี่เราสามารถเห็นรูปร่างของคลื่นและวิธีการซ้ำในช่วงเวลา ในครั้งแรกเรามีการวัด 1 Hz เพราะในหนึ่งวินาทีมันได้รับความผันผวนเพียงหนึ่ง และในภาพที่สอง ในหนึ่งวินาทีมันมีการสั่น 5 ครั้งสมบูรณ์ ลองจินตนาการว่าจะเป็น 5 GHz

ชื่อ	ฉันสัญลักษณ์	มูลค่า (Hz)
Microhercio	μHz	0.000001
Milihercio	mHz	0001
…	…	…
เฮิรตซ์	เฮิร์ตซ์	1
Decahercio	daHz	10
Hectoercio	HHZ	100
กิโลเฮิร์ตซ์	เฮิร์ทซ์	1000
เมกะเฮิรตซ์	เมกะเฮิรตซ์	1, 000, 000
กิกะเฮิรตซ์	GHz	1, 000, 000, 000
…	…	…

GHz ในการคำนวณ

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเฮิรตซ์คืออะไรและมาจากที่ใดมัน ถึงเวลาที่ต้องใช้มันกับการคำนวณ

เฮิรตซ์วัดความถี่ของชิปอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเราที่รู้จักกันดีที่สุดคือโปรเซสเซอร์ ดังนั้นการถ่ายโอนคำจำกัดความไปยัง เฮิรทซ์จึงเป็นจำนวนของการปฏิบัติงานที่โปรเซสเซอร์สามารถทำได้ภายในหนึ่งวินาที นี่คือวิธีการวัดความเร็วของโปรเซสเซอร์

โปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ (และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ) เป็นอุปกรณ์ที่รับผิดชอบในการ ดำเนินการบางอย่างที่ส่งจากหน่วยความจำหลักในรูปแบบของคำแนะนำ ที่สร้างขึ้นโดยโปรแกรม จากนั้นแต่ละโปรแกรมจะถูกแบ่งย่อยออกเป็นงานหรือกระบวนการและจะเปลี่ยนเป็นคำสั่งซึ่งจะถูกประมวลผลทีละตัวโดยโปรเซสเซอร์

ยิ่งหน่วยประมวลผลมีเฮิรตซ์มากเท่าไหร่การดำเนินการหรือคำสั่งก็จะยิ่งมากขึ้น เท่านั้น โดยทั่วไปเราสามารถเรียกความถี่นี้ว่า " ความเร็วสัญญาณนาฬิกา " เนื่องจากทั้งระบบซิงโครไนซ์โดยสัญญาณนาฬิกาเพื่อให้แต่ละรอบใช้เวลาเดียวกันและการถ่ายโอนข้อมูลนั้นสมบูรณ์แบบ

CPU เข้าใจสัญญาณไฟฟ้าเท่านั้น

ดังที่คุณจะเข้าใจ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเข้าใจเฉพาะแรงดันไฟฟ้าและแอมป์, สัญญาณ / ไม่มีสัญญาณ ดังนั้นคำสั่งทั้งหมดจะต้องแปลเป็นศูนย์และรายการ ปัจจุบันโปรเซสเซอร์มีความสามารถในการทำงานพร้อมกันกับ สตริงมากถึง 64 ศูนย์ และที่เรียกว่าบิตและมันหมายถึงการมีหรือไม่มีสัญญาณแรงดันไฟฟ้า

ซีพียูจะรับสัญญาณต่อเนื่องที่สามารถแปลความหมายกับโครงสร้างของ ประตูตรรกะ ภายใน ซึ่ง ประกอบไปด้วยทรานซิสเตอร์ ที่รับผิดชอบในการผ่านหรือไม่ผ่านสัญญาณไฟฟ้า ด้วยวิธีนี้มันเป็นไปได้ที่จะให้ "ความหมายที่เข้าใจได้" แก่มนุษย์ในรูปแบบของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์และตรรกะ: การ บวกการลบการคูณการหาร AMD หรือ NOR XOR สิ่งเหล่านี้และอีกหลายอย่างเป็นการดำเนินการที่ซีพียูทำและที่เราเห็นบนพีซีของเราในรูปแบบของเกมโปรแกรมภาพและอื่น ๆ อยากรู้ไหมใช่ไหม?

วิวัฒนาการของ GHz

เราไม่เคยมี Gigahertz ในซุปในความเป็นจริงเกือบ 50 ปีที่แล้ววิศวกรเพิ่งฝันที่จะตั้งชื่อความถี่ของโปรเซสเซอร์ของพวกเขาด้วยวิธีนี้

จุดเริ่มต้นก็ไม่เลวเช่นกันไมโครโปรเซสเซอร์ตัวแรกที่ใช้ชิปตัวเดียวคือ Intel 4004 ซึ่ง เป็นแมลงสาบตัวเล็กที่คิดค้นในปี 1970 ที่ปฏิวัติตลาดหลังจากคอมพิวเตอร์ที่ใช้วาล์วสุญญากาศขนาดใหญ่ที่ไม่มีแสง RGB มีบางครั้งที่ RGB ไม่ได้มีอยู่ลองจินตนาการ ดู ความจริงก็คือว่าชิปนี้มีความสามารถในการประมวลผลสาย 4 บิต ที่ ความถี่ 740 KHz ไม่เลวโดยวิธี

แปดปีต่อมาและหลังจากนั้นไม่กี่รุ่น Intel 8086 มาถึงโปรเซสเซอร์ไม่น้อยกว่า 16 บิต ที่ทำงานจาก 5 ถึง 10 MHz และยังคงรูปร่างเหมือนแมลงสาบ มันเป็นโปรเซสเซอร์ตัวแรกที่ใช้สถาปัตยกรรม x86 ซึ่งเรามีอยู่ในโปรเซสเซอร์ในปัจจุบันอย่างไม่น่าเชื่อ แต่สถาปัตยกรรมนี้ดีในการจัดการคำสั่งที่เป็นก่อนและหลังในการคำนวณ มีคนอื่น ๆ เช่น Power9 ของ IBM สำหรับเซิร์ฟเวอร์ แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล 100% ยังคงใช้ x86

แต่มันเป็นโปรเซสเซอร์ DEC Alpha ซึ่งเป็นชิปตัวแรกที่มีคำสั่ง RISC ที่ถึงอุปสรรค 1 GHz ในปี 1992 จากนั้น AMD ก็มาพร้อมกับ Athlon ในปี 1999 และในปีเดียวกัน Pentium III ก็มาถึงความถี่เหล่านี้

CPI ของโปรเซสเซอร์

ในยุคปัจจุบันเรามีโปรเซสเซอร์ที่ สามารถเข้าถึงสูงถึง 5 GHz (5, 000, 000, 000 การดำเนินงานต่อวินาที) และสูงกว่านั้นพวกเขา ไม่ได้มีเพียงหนึ่งเดียว แต่สูงถึง 32 คอร์ในชิปเดียว แต่ละแกนมีความสามารถในการปฏิบัติงานได้มากขึ้นต่อรอบดังนั้นความจุจึงทวีคูณ

จำนวนการดำเนินการต่อรอบ เรียกว่า CPI (เพื่อไม่ให้สับสนกับดัชนีราคาผู้บริโภค) IPC เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ ในปัจจุบันมันทันสมัยมากในการวัด IPC ของโปรเซสเซอร์เนื่องจากนี่เป็นตัวกำหนดความดีของโปรเซสเซอร์

ให้ฉันอธิบายสององค์ประกอบพื้นฐานของ CPU คือแกนและความถี่ของพวกเขา แต่บางครั้งการมีแกนเพิ่มเติมไม่ได้หมายความว่ามี IPC มากขึ้น ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่า CPU แบบ 6 คอร์มีประสิทธิภาพน้อยกว่า CPU แบบ 4 คอร์

คำแนะนำของโปรแกรมแบ่งออกเป็นเธรดหรือสเตจและถูกป้อนในโปรเซสเซอร์เพื่อให้ สมบูรณ์คำสั่งที่สมบูรณ์ในแต่ละรอบนาฬิกานี่คือ IPC = 1 ด้วยวิธีนี้ในแต่ละรอบการเรียนการสอนที่สมบูรณ์จะมาและไป แต่ไม่ใช่ทุกอย่างที่จะดีนักเนื่องจาก คำแนะนำนั้นขึ้นอยู่กับการสร้างโปรแกรม และประเภทการทำงานที่ต้องดำเนินการเป็นส่วนใหญ่ การเพิ่มไม่เหมือนกับการคูณและจะไม่เหมือนกันหากโปรแกรมมีหลายเธรดเป็นหนึ่งเดียว

มีโปรแกรมสำหรับวัด IPC ของโปรเซสเซอร์ภายใต้เงื่อนไขที่ใกล้เคียงที่สุด โปรแกรมเหล่านี้ได้รับค่า IPC เฉลี่ยโดยการคำนวณเวลาที่ใช้ในการประมวลผลเพื่อเรียกใช้โปรแกรม ซีรี่ส์เช่นนี้:

ข้อสรุปและลิงค์ที่น่าสนใจ

มันเป็นหัวข้อที่น่าสนใจมาก ๆ เรื่องนี้เกี่ยวกับเฮิร์ตซ์และความเร็วของหน่วยประมวลผล มันให้หลายหัวข้อพูดคุยจริง ๆ แต่เราไม่สามารถสร้างบทความเช่นนวนิยายได้

อย่างน้อยเราก็หวังว่าความหมายของ เฮิรตซ์ความถี่รอบต่อวินาทีและ CPI นั้นได้รับการอธิบายอย่างดี ตอนนี้เราขอแนะนำบทเรียนที่น่าสนใจเกี่ยวกับหัวข้อนี้ให้คุณ

หากคุณมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับหัวข้อหรือต้องการชี้แนะบางอย่างให้เราแสดงความคิดเห็นในช่อง