Что такое компьютерная память и скорость?

Вступление

Термины «память» и «скорость»-это два слова, связанные с компьютером, которые могут быть законно запутанными в том, что оба термина могут правильно относиться к различным формам «памяти» и «скорости».Чтобы лучше понять эти термины, это помогает рассмотреть три основных компонента любой компьютерной системы:

• Процессор
• объем памяти
• Диск

Процессор использует свою (нестабильную) память и (нелетую) пространство диска для выполнения своей работы.А так как компьютер не был бы очень весело без подключения к Интернету, мы также можем добавить «сеть» в этот список (с немного более подробной информацией):

• Процессор (Процессор/Графический графин)
• Объем памяти (ОЗУ/По -прежнему)
• Диск (HDD/SSD/USB)
• Сеть (Ethernet/Вай фай)

Фактически, для Windows вы можете нажать Ctrl + Shift + ESC, чтобы увидеть эти основные компоненты в действии.Например:

Короче говоря, процессор организует другие компоненты и по сути ответственен за тот факт, что:

• 54% памяти используется.
• 3% диска используется.
• 0% сети в настоящее время используется.
• 4% GPU используются.

Каждый из этих основных компонентов обсуждается дальше.

Процессор

ЦП (центральная обработка)-это «рабочая лошадь» компьютерной системы.Такой процессор может содержать несколько ядер.Например, используя монитор ресурсов Windows (Win + R, Resmon, OK), мы видим, что этот конкретный процессор состоит из четырех ядер (от 0 до 3):

Кроме того, процессор может использовать мощность обработки графического процессора, особенно для обработки графики, редактирования видео и задач машинного обучения.Ключевой метрикой, по которой измеряются процессоры, является тактовая скорость, обычно в ГГц.ЦП, работающий при 1 Гц, может обрабатывать одну инструкцию в секунду.Вы можете придумать «инструкцию» как относительно простое расчет, например, добавление двух чисел.ЦП, работающий на уровне 2,9 ГГц, может обрабатывать около 2,9 миллиарда инструкций в секунду, что довольно ошеломляет.Например, ваша средняя книга содержит около 400 страниц, и, поскольку каждая страница содержит около 3000 символов, типичная книга содержит около 1,2 миллиона символов.Если процессор может обрабатывать один символ на инструкцию, то процессор 2,9 ГГц может обрабатывать около 2416 книг в секунду (физические книги на 755 фунтов).

объем памяти

Память или ОЗУ (память случайного доступа) - это то, где ЦП сохраняет результаты его различных вычислений (а также другие данные).Эта форма памяти является нестабильной по своей природе, что означает, что когда компьютер должным образом отключается, все данные теряются по проекту.Ключевой метрикой для памяти является его количество, обычно измеряемое в ГБ.1 ГБ равна 1024^3 байт или около 1,07 миллиарда байтов (см. Раздел коэффициента преобразования ниже).Поскольку байт содержит 8-битные (0 или 1), 1 ГБ памяти может содержать чуть более 8,5 миллиардов битов.8-битные могут представлять 2^8 = 256 символов, более чем достаточно для вашей типичной книги.Следовательно, 1 ГБ может хранить как минимум (1,07 миллиарда символов) / (1,2 миллиона символов на книгу) = 892 книги среднего размера.

Обратите внимание, что скорость памяти также является важным соображением, обычно измеряемым в МГц (миллионы циклов в секунду).Для Windows нажатие Ctrl + Shift + ESC запустит диспетчер задач, что в этом случае показывает, что скорость памяти - 1200 МГц:

Как правило, более точным средством измерения скорости памяти является скорость передачи и полосы пропускания:

• Скорость передачи - это фактическая доставленная скорость, в отличие от частоты часов (тактовая скорость).Скорость передачи обычно измеряется в МТ/с (миллионы переводов в секунду).
• Пропускная способность памяти - это скорость, с которой данные можно прочитать и хранить в памяти через процессор.Пропускная способность памяти обычно измеряется в ГБ/с (гигабайты в секунду).

В целом, чем быстрее память, тем быстрее процессор может получить доступ к указанной памяти.Однако фактическая скорость передачи данных памяти обычно определяется процессором системы и системная плата конфигурация.

Диск

Дисковый диск или диски компьютерной системы-это нелетущее пространство, в котором система «постоянно» хранит свои данные.В отличие от оперативной памяти, когда компьютерная система правильно выключена, эти данные не потеряны (по проекту).По сравнению с ОЗУ эта форма памяти относительно медленная.Тем не менее, твердые диски (SSD) значительно быстрее, чем традиционные диски жестких дисков (HDD).

Как память, ключевая метрика для дискового пространства состоит в том, сколько из них, как правило, измеряется в ГБ или ТБ (1 ТБ = 1024 ГБ).Из вышесказанного мы знаем, что 1 ГБ может содержать около 892 книг.Следовательно, 1 ТБ может содержать 1024 · 892 = 913 408 книг среднего размера с использованием 8-битных на символ.Если мы хотим включить произведения искусства, изображения и другие общие книжные элементы, мы можем использовать тот факт, что средняя электронная книга Kindle составляет около 2,6 МБ, так что 1 ТБ может присматривать:

(1 book / 2.6 MB) · (1024 MB / 1 GB) · (1024 GB / 1 TB) = 403,298 books

Если мы предположим, что для чтения книги требуется день, то 1 ТБ дискового пространства может обеспечить непрерывное развлечение около 1104 лет.Обратите внимание, что мультипликативная «цепь», используемая выше, объясняется в разделе коэффициента преобразования ниже.

И, как и в случае с памятью, скорость диска также является важным фактором.SSD примерно в 50 раз быстрее, чем жесткий диск для больших переводов файлов, и примерно в 200 раз быстрее для небольших переводов (4 КБ) (которые могут иметь большое значение в Операционные системы скорость и время загрузки).

Сеть

Основной метрикой для сети является скорость, обычно измеряемая в KBPS или MBPS.На самом деле, чтобы быстро проверить свою текущую сеть, вы можете использовать Google Проверьте скорость интернета, пример которого следует:

Сверху мы видим скорость загрузки около 772 Мбит / с или мегабит в секунду.То есть 772 миллиона битов в среднем передаются (загружаются) в секунду.Обратите внимание, что префикс M SI указывает ровно 1 миллион (а не 1024^3 ≈ 1,07 миллиона, как в случае с памятью/диском).Обычно есть асимметричные скорости загрузки и загрузки, как видно выше.Это связано с тем, что значительный процент людей больше заинтересован в быстрых скоростях загрузки (потоковое видео, интернет -радио и т. Д.), А не скорость загрузки (отправка электронной почты, публикация изображений в социальных сетях и т. Д.)

Обратите внимание, что максимальная скорость передачи данных по данному пути называется пропускная способность и измеряется в MBP.Приведенный выше тест пытается измерить пропускную способность сети.

Возможно, вы заметили, что тест на скорость сообщил о задержке 20 мс (миллисекунд).Задержка измеряет, как быстро вы получаете ответ от сервера.Низкое время отклика важно для приложений в реальном времени, таких как видеозвонки и онлайн-игры.

В разделе «Коэффициент преобразования» ниже приведен пример того, как вычислить время, необходимое для загрузки электронной книги 2,6 МБ на 772 Мбит / с.

Графический графин

GPU или графическая обработка, обычно часть вашей видеокарты, в основном используется для рендеринга графики, но ЦП может использовать графический процессор для обработки некоторых из ее обработки, особенно в области графической обработки, редактирования видео и машинного обучения.Графические процессоры отлично подходят для матриц/векторных операций и параллельная обработкаАнкетДля таких сценариев вы можете думать о графическом процессоре как о подкомпоненте процессора.

Скорость графического процессора обычно измеряется в МГц (миллионы циклов обработки в секунду), но в отличие от процессора, применимы другие показатели, такие как частота кадров и частота заполнения пикселей.

Факторы конверсии

Нам иногда нужно конвертировать из одного блока в другое.Например, что такое 2250 МБ (мегабайты) с точки зрения туберкулеза (терабайты)?Мы можем надежно рассчитать такие величины с помощью коэффициентов конверсии.

Вспомните из алгебры, что у · (Икс / у) = Икс а также Икс · (у / Икс) = уАнкетВ первом случае ведущий у Отменяет у в знаменателе.Точно так же во втором случае ведущий Икс Отменяет Икс в знаменателе.Та же самая алгебраическая манипуляция может быть применена к единицам.Например, если мы хотим преобразовать 1 см в MM, мы можем рассматривать «CM» и «MM» как алгебраические величины следующим образом:

1 cm · (10 mm / 1 cm) = 1 · (10 mm / 1) = 1 · 10 mm = 10 mm

То есть ведущий CM отменяет CM в знаменателе, оставляя 10 мм.Сходным образом,

17.6 cm · (10 mm / 1 cm) = 17.6 · (10 mm / 1) = 17.6 · 10 mm = 176 mm

Количество (10 мм / 1 см) известно как коэффициент преобразования, который вы можете «перевернуть» по мере необходимости.Например:

176 mm · (1 cm / 10 mm) = 176 · (1 cm / 10) = 17.6 cm

Все, что нужно для создания коэффициента преобразования, - это известное равенство.Например, если 1 гектар = 2,47105 акров, то мы можем преобразовать 3,5 гектара в акра, следующим образом:

3.5 hectares · (2.47105 acres / 1 hectare) = 3.5 · 2.47105 acres ≈ 8.649 acres

Аналогичным образом, мы можем преобразовать 6,649 акров назад в гектары, перевернув коэффициент преобразования, как показано:

8.649 acres · (1 hectare / 2.47105 acres) ≈ 3.5 hectares

Имея это в виду, следующий список может быть полезен в отношении преобразования памяти и дисков:

8 bits     = 1 byte
1024 bytes = 1 KB
1024 KB    = 1 MB
1024 MB    = 1 GB
1024 GB    = 1 TB
1024 TB    = 1 PB

Используя приведенный выше список, мы можем ответить на исходный вопрос следующим образом:

2250 MB · (1 GB / 1024 MB) ≈ 2.1973 GB
2.1973 GB · (1 TB / 1024 GB) ≈ 0.0021 TB

Вы также можете «цеповать» коэффициенты преобразования вместе, чтобы выполнить один и тот же расчет одним махом (единственное оставшееся подразделение - это то, что мы хотим):

2250 MB · (1 GB / 1024 MB) · (1 TB / 1024 GB) ≈ 0.0021 TB

Быстрый веб -поиск часто указывает на то, что 1 ГБ = 1 миллиард байтов, но это неверно, как показано:

1 GB · (1024 MB / 1 GB) · (1024 KB / 1 MB) · (1024 bytes / 1 KB) = 1,073,741,824 bytes ≅ 1.07 billion bytes ≈ 1 billion bytes

В качестве последнего примера, скажем, мы хотели бы оценить, сколько времени потребуется, чтобы загрузить электронную книгу 2,6 МБ в сети 772 Мбит / с:

2.6 MB · (1024 KB / 1 MB) · (1024 bytes / KB) · (8 bits / 1 byte) = 21,810,381 bits
772 Mbps = 772 Mbit / 1 s
(772 Mbit / 1 s) · (1000 Kbit / Mbit) · (1000 bits / Kbit) = 722,000,000 bits / 1 s
21,810,381 bits · (1 s / 722,000,000 bits) ≈ 0.028 s
0.028 s · (1000 ms / 1 s) ≈ 28 ms

Требуется около 400 мс (миллисекунд), чтобы моргнуть.За это время вы можете скачать около 14 книг по электронной книги Kindle с сетью 772 Мбит / с.

Вывод

Разумный способ подумать о «памяти» и «скорости» компьютерной системы с точки зрения основных компонентов системы:

• Процессор
  • Ключевой метрикой является тактовая скорость процессора, обычно измеряемая в ГГц.
  • Процессор 3,2 ГГц выполняет 3,2 миллиарда инструкций в секунду (при условии одной инструкции для выполнения).
  • ЦП может использовать графический процессор для таких вещей, как графическая обработка, редактирование видео и машинное обучение.
• объем памяти
  • Это основная память, которую ЦП использует для своих задач.
  • Ключевая метрика - размер памяти, обычно измеряемый в ГБ (1 ГБ = 1024^3 байта)
  • Этот тип памяти нестабилен по проектированию, данные теряются при правильном выключении компьютера.
• Диск
  • Ключевой метрикой является размер диска (или пространство), обычно измеряемый в ГБ или ТБ.
  • Этот тип памяти не солатичен по проектированию, данные, как правило, не теряются, когда компьютер правильно выключен.
• Сеть.
  • Ключевой метрикой является скорость сети (скорость передачи данных), обычно измеряемая в Гбит / с (гигабиты в секунду).
  • В целом, чем быстрее сеть, тем быстрее скорость загрузки (Data Out) и загрузка (Data In).

Коэффициенты преобразования - это удобный способ преобразования из одного блока в другое, включая единицы компьютерной системы памяти и скорости.