Wat is computergerelateerd geheugen en snelheid?

Invoering

De termen "geheugen" en "snelheid" zijn twee computergerelateerde woorden die legitiem verwarrend kunnen zijn, omdat beide termen correct kunnen verwijzen naar verschillende vormen van "geheugen" en "snelheid".Om deze termen beter te begrijpen, helpt het om de drie essentiële componenten van elk computersysteem te overwegen:

• Bewerker
• Geheugen
• Schijf

De processor gebruikt zijn (vluchtige) geheugen en (niet-vluchtige) schijfruimte om zijn werk te doen.En omdat een computer niet veel leuk zou zijn zonder een verbinding met internet, kunnen we ook "netwerk" aan deze lijst toevoegen (met een beetje meer haakjesdetails):

• Processor (CPU/GPU)
• Geheugen (RAM/Dimmeren)
• Schijf (HDD/SSD/USB)
• Netwerk (Ethernet/Wifi)

Voor Windows kunt u zelfs op Ctrl + Shift + ESC drukken om deze kerncomponenten in actie te zien.Bijvoorbeeld:

Kortom, de CPU orkestreert de andere componenten en is in wezen verantwoordelijk voor het feit dat:

• 54% van het geheugen wordt gebruikt.
• 3% van de schijf wordt gebruikt.
• Momenteel wordt 0% van het netwerk gebruikt.
• 4% van de GPU wordt gebruikt.

Elk van deze kerncomponenten wordt vervolgens besproken.

CPU

De CPU (centrale verwerkingseenheid) is het "werkpaard" van een computersysteem.Een dergelijke processor kan meerdere kernen bevatten.Met behulp van de Windows Resource Monitor (Win + R, Resmon, OK) zien we bijvoorbeeld dat deze specifieke processor bestaat uit vier cores (0 tot en met 3):

Bovendien kan de CPU gebruik maken van de verwerkingskracht van de GPU, met name voor grafische verwerking, videobewerking en machine learning -taken.De belangrijkste metriek waarmee CPU's worden gemeten, is kloksnelheid, meestal in GHz.Een CPU die op 1 Hz draait, kan in het algemeen één instructie per seconde verwerken.U kunt een "instructie" beschouwen als een relatief eenvoudige berekening, zoals de toevoeging van twee getallen.Een CPU met 2,9 GHz kan ongeveer 2,9 miljard instructies per seconde verwerken, wat behoorlijk verbijsterend is.Uw gemiddelde boek bevat bijvoorbeeld ongeveer 400 pagina's en omdat elke pagina ongeveer 3000 tekens bevat, bevat een typisch boek ongeveer 1,2 miljoen tekens.Als de CPU één teken per instructie kan verwerken, kan een 2,9 GHz CPU ongeveer 2416 boeken per seconde verwerken (755 pond aan fysieke boeken).

Geheugen

Geheugen of RAM (willekeurig toegangsgeheugen) is waar de CPU de resultaten van zijn verschillende berekeningen opslaat (evenals andere gegevens).Deze vorm van geheugen is vluchtig van aard, wat betekent dat wanneer de computer correct wordt uitgeschakeld, alle gegevens verloren gaan door ontwerp.De belangrijkste metriek voor geheugen is de hoeveelheid ervan, meestal gemeten in GB.1 GB is gelijk aan 1024^3 bytes of ongeveer 1,07 miljard bytes (zie de sectie Conversiefactor hieronder).Omdat een byte 8-bits (0 of 1) bevat, kan 1 GB geheugen iets meer dan 8,5 miljard bits bevatten.8-bits kunnen 2^8 = 256 tekens vertegenwoordigen, meer dan genoeg voor uw typische boek.Daarom kan 1 GB ten minste (1,07 miljard tekens) / (1,2 miljoen tekens per boek) opslaan = 892 boeken van gemiddelde grootte.

Merk op dat geheugensnelheid ook een belangrijke overweging is, meestal gemeten in MHz (miljoenen cycli per seconde).Voor Windows zal op Ctrl + Shift + ESC de taakbeheer starten, die in dit geval de geheugensnelheid laat zien als 1200 MHz:

Over het algemeen is een nauwkeuriger middel om geheugensnelheid te meten via overdrachtssnelheid en bandbreedte:

• Overdrachtsnelheid is de werkelijke geleverde snelheid in tegenstelling tot de frequentie van de klok (kloksnelheid).Overdrachtssnelheid wordt meestal gemeten in MT/s (miljoenen overdrachten per seconde).
• Geheugenbandbreedte is de snelheid waarmee gegevens kunnen worden gelezen en in het geheugen kunnen worden opgeslagen via de CPU.Geheugenbandbreedte wordt meestal gemeten in GB/s (gigabytes per seconde).

Over het algemeen, hoe sneller het geheugen, hoe sneller de processor toegang heeft tot dit geheugen.De werkelijke overdrachtsnelheid van geheugengegevens wordt echter in het algemeen bepaald door de CPU van het systeem en moederbord configuratie.

Schijf

De schijfstation of -stations van een computersysteem zijn de niet-vluchtige ruimte waarin het systeem "permanent" zijn gegevens opslaat.In tegenstelling tot RAM, wanneer het computersysteem correct wordt uitgeschakeld, zijn deze gegevens niet (per ontwerp) verloren.In vergelijking met RAM is deze vorm van geheugen relatief traag.Dat gezegd hebbende, solid-state drives (SSD) zijn aanzienlijk sneller dan traditionele harde schijven (HDD).

Net als geheugen is de belangrijkste metriek voor schijfruimte hoeveel ervan er is, meestal gemeten in GB of TB (1 TB = 1024 GB).Uit het bovenstaande weten we dat 1 GB ongeveer 892 boeken kan bevatten.Daarom kan 1 TB 1024 · 892 = 913,408 boeken van gemiddelde grootte bevatten met 8-bits per teken.Als we illustraties, afbeeldingen en andere veel voorkomende boekitems willen opnemen, kunnen we het feit gebruiken dat het gemiddelde Kindle-e-boek ongeveer 2,6 MB is, zodat 1 TB kan vasthouden:

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

Als we aannemen dat het een dag duurt om een boek te lezen, kan 1 TB schijfruimte ongeveer 1104 jaar aan continu entertainment bieden.Merk op dat de hierboven gebruikte multiplicatieve "keten" wordt uitgelegd in de sectie Conversiefactor hieronder.

En net als bij het geheugen is schijfsnelheid ook een belangrijke factor.Een SSD is ongeveer 50 keer sneller dan een HDD voor grote bestandsoverdrachten en ongeveer 200 keer sneller voor klein bestand (4 kb) overdrachten (die een groot verschil kunnen maken in OS snelheid en opstarttijden).

Netwerk

De primaire metriek voor een netwerk is snelheid, meestal gemeten in KBP's of MBP's.Om snel uw huidige netwerksnelheid snel te testen, kunt u Google's gebruiken Test uw internetsnelheid, een voorbeeld hiervan volgt:

Van bovenaf zien we een downloadsnelheid van ongeveer 772 Mbps of megabits per seconde.Dat wil zeggen, 772 miljoen bits worden gemiddeld per seconde overgedragen (gedownload).Merk op dat het Si -voorvoegsel M precies 1 miljoen aangeeft (en niet 1024^3 ≈ 1,07 miljoen zoals het geval is voor geheugen/schijf).Het is gebruikelijk om asymmetrische download- en uploadsnelheden te hebben, zoals hierboven te zien.Dit komt omdat een aanzienlijk percentage mensen meer geïnteresseerd is in snelle downloadsnelheden (videostreaming, internetradio, etc.) dan het uploaden van snelheden (e -mail verzenden, sociale media -afbeeldingen plaatsen, enz.)

Merk op dat de maximale snelheid van gegevensoverdracht over een bepaald pad wordt genoemd bandbreedte en wordt gemeten in MBP's.De bovenstaande test probeert de bandbreedte van het netwerk te meten.

U hebt misschien gemerkt dat de snelheidstest een latentie van 20 ms (milliseconden) rapporteerde.Latentie meet hoe snel u een reactie van de server ontvangt.Lage responstijden zijn belangrijk voor realtime applicaties, zoals videogesprekken en online gamen.

De onderstaande conversiefactor-sectie geeft een voorbeeld van hoe de tijd te berekenen die nodig is om een e-boek van 2,6 MB te downloaden met 772 Mbps.

GPU

De GPU- of grafische verwerkingseenheid, meestal onderdeel van uw grafische kaart, wordt voornamelijk gebruikt voor grafische weergave, maar de CPU kan de GPU gebruiken om een deel van de verwerking ervan te verwerken, met name rond grafische verwerking, videobewerking en machine learning.GPU's zijn uitstekend voor matrix/vectorbewerkingen en parallelle verwerking.Voor dergelijke scenario's kunt u de GPU beschouwen als een ondergeschikte subcomponent van de CPU.

GPU -snelheid wordt meestal gemeten in MHz (miljoenen verwerkingscycli per seconde), maar in tegenstelling tot een CPU zijn andere metrieken zoals framesnelheid en pixelvulsnelheid van toepassing.

Omrekeningsfactoren

We moeten af en toe van de ene eenheid naar de andere converteren.Wat is bijvoorbeeld 2250 MB (megabytes) in termen van tuberculose (terabytes)?We kunnen dergelijke hoeveelheden betrouwbaar berekenen via conversiefactoren.

Bedenk uit algebra dat y · (x / y) = x en x · (y / x) = y.In het eerste geval, de leidende y annuleert de y in de noemer.Evenzo, in het tweede geval, de leidende x annuleert de x in de noemer.Dezelfde algebraïsche manipulatie kan worden toegepast op eenheden.Als we bijvoorbeeld 1 cm naar mm wilden omzetten, kunnen we "CM" en "MM" als algebraïsche hoeveelheden behandelen, als volgt:

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

Dat wil zeggen, de toonaangevende CM annuleert de CM in de noemer, waardoor 10 mm achterblijft.Evenzo,

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

De hoeveelheid (10 mm / 1 cm) staat bekend als een conversiefactor, die u indien nodig kunt "omdraaien".Bijvoorbeeld:

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

Het enige dat nodig is om een conversiefactor te maken, is een bekende gelijkheid.Als bijvoorbeeld 1 hectare = 2.47105 hectare, kunnen we als volgt 3,5 hectare naar acres converteren:

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

Evenzo kunnen we 6,649 hectare terugzetten naar hectare door de conversiefactor om te draaien, zoals getoond:

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

Met dat in gedachten kan de volgende lijst van nut zijn met betrekking tot geheugen- en schijfcapaciteitsconversies:

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

Met behulp van de bovenstaande lijst kunnen we de oorspronkelijke vraag als volgt beantwoorden:

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

U kunt ook conversiefactoren "keten" om dezelfde berekening uit te voeren in één vielen (de enige overblijfselen die we willen zijn):

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

Een snelle zoekopdracht op het web geeft vaak aan dat 1 GB = 1 miljard bytes, maar dit is niet correct, zoals getoond:

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

Als laatste voorbeeld, zeg dat we willen schatten hoe lang het zou duren om een e-boek van 2,6 MB te downloaden via een netwerk van 772 Mbps:

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

Het duurt ongeveer 400 ms (milliseconden) om met uw oog te knipperen.In die tijd kunt u ongeveer 14 Kindle e-bookboeken downloaden met een netwerk van 772 Mbps.

Gevolgtrekking

Een redelijke manier om na te denken over het "geheugen" van een computersysteem en "snelheid" is in termen van de kerncomponenten van het systeem:

• Bewerker
  • De belangrijkste metriek is CPU -kloksnelheid, meestal gemeten in GHz.
  • Een 3,2 GHz -processor voert 3,2 miljard instructies per seconde uit (uitgaande van één instructie per uitvoering).
  • De CPU kan de GPU gebruiken voor dingen als grafische verwerking, videobewerking en machine learning.
• Geheugen
  • Dit is het belangrijkste geheugen dat de CPU gebruikt voor zijn taken.
  • De belangrijkste metriek is geheugengrootte, meestal gemeten in GB (1 GB = 1024^3 bytes)
  • Dit type geheugen is vluchtig door ontwerp, gegevens gaan verloren wanneer de computer correct wordt uitgeschakeld.
• Schijf
  • De belangrijkste metriek is schijfgrootte (of ruimte), meestal gemeten in GB of TB.
  • Dit type geheugen is niet-vluchtig door ontwerp, gegevens gaan over het algemeen niet verloren wanneer de computer correct wordt uitgeschakeld.
• Netwerk.
  • De belangrijkste metriek is de netwerksnelheid (gegevensoverdrachtssnelheid), meestal gemeten in GBP's (gigabits per seconde).
  • Over het algemeen, hoe sneller het netwerk, hoe sneller de upload (gegevens uit) en het downloaden (gegevens in) snelheden.

Conversiefactoren zijn een handige manier om van de ene eenheid naar de andere te converteren, inclusief computersysteemeenheden van geheugen en snelheid.