Was ist computerbezogener Speicher und Geschwindigkeit?

Einführung

Die Begriffe "Speicher" und "Geschwindigkeit" sind zwei computerbezogene Wörter, die legitim verwirrend sein können, da beide Begriffe korrekt auf verschiedene Formen von "Speicher" und "Geschwindigkeit" beziehen können.Um diese Begriffe besser zu verstehen, hilft es, die drei wesentlichen Komponenten eines Computersystems zu berücksichtigen:

• Prozessor
• Erinnerung
• Scheibe

Der Prozessor nutzt seinen (volatilen) Speicher und seinen (nichtflüchtigen) Festplattenraum, um seine Arbeit zu erledigen.Und da ein Computer ohne eine Verbindung zum Internet nicht viel Spaß machen würde, können wir dieser Liste auch "Netzwerk" hinzufügen (mit etwas mehr Klammern):

• Prozessor (Zentralprozessor/GPU)
• Speicher (RAM/DIMM)
• Scheibe (HDD/SSD/USB)
• Netzwerk (Ethernet/W-lan)

Tatsächlich können Sie für Windows Strg + Shift + ESC drücken, um diese Kernkomponenten in Aktion zu sehen.Zum Beispiel:

Kurz gesagt, die CPU organisiert die anderen Komponenten und ist im Wesentlichen dafür verantwortlich, dass:

• 54% des Speichers werden verwendet.
• 3% der Festplatte werden verwendet.
• Derzeit werden 0% des Netzwerks verwendet.
• 4% der GPU werden verwendet.

Jede dieser Kernkomponenten wird als nächstes diskutiert.

Zentralprozessor

Die CPU (Central Processing Unit) ist das "Arbeitspferd" eines Computersystems.Ein solcher Prozessor kann mehrere Kerne enthalten.Beispielsweise sehen wir mithilfe des Windows Resource Monitor (Win + R, Resmon, OK), dass dieser bestimmte Prozessor aus vier Kernen (0 bis 3) besteht:

Darüber hinaus kann die CPU die Verarbeitungsleistung der GPU nutzen, insbesondere für Graphics -Verarbeitung, Videobearbeitung und maschinelle Lernaufgaben.Die Schlüsselmetrik, mit der CPUs gemessen werden, ist die Taktrate, normalerweise in GHz.Eine CPU, die mit 1 Hz ausgeführt wird, kann im Allgemeinen eine Anweisung pro Sekunde verarbeiten.Sie können sich eine "Anweisung" als relativ einfache Berechnung vorstellen, wie die Zugabe von zwei Zahlen.Eine CPU mit 2,9 GHz kann etwa 2,9 Milliarden Anweisungen pro Sekunde bearbeiten, was ziemlich umwerfend ist.Zum Beispiel enthält Ihr durchschnittliches Buch etwa 400 Seiten und da jede Seite etwa 3000 Zeichen enthält, enthält ein typisches Buch etwa 1,2 Millionen Zeichen.Wenn die CPU einen Charakter pro Anweisung verarbeiten kann, kann eine 2,9 -GHz -CPU etwa 2416 Bücher pro Sekunde (physische Bücher im Wert von 755 Pfund) verarbeiten.

Erinnerung

In Speicher oder RAM (Random Access Memory) speichert die CPU die Ergebnisse ihrer verschiedenen Berechnungen (sowie andere Daten).Diese Form des Speichers ist in der Natur volatil, was bedeutet, dass bei ordnungsgemäßer Herstellung des Computers alle Daten durch Design verloren gehen.Die Schlüsselmetrik für den Speicher ist die Menge davon, die normalerweise in GB gemessen wird.1 GB entspricht 1024^3 Bytes oder ca. 1,07 Milliarden Bytes (siehe Abschnitt Conversion -Faktors unten).Da ein Byte 8-Bit (0 oder 1) enthält, kann 1 GB Speicher etwas mehr als 8,5 Milliarden Bit enthalten.8-Bit können 2^8 = 256 Zeichen darstellen, mehr als genug für Ihr typisches Buch.Daher kann 1 GB mindestens 1,07 Milliarden Zeichen / (1,2 Millionen Zeichen pro Buch) speichern = 892 Bücher in der durchschnittlichen Größe.

Beachten Sie, dass die Speichergeschwindigkeit auch eine wichtige Überlegung ist, die typischerweise in MHz (Millionen von Zyklen pro Sekunde) gemessen wird.Für Windows startet das Drücken von Strg + Shift + ESC den Task -Manager, der in diesem Fall die Speichergeschwindigkeit auf 1200 MHz anzeigt:

Im Allgemeinen ist ein genaueres Mittel zur Messung der Speichergeschwindigkeit über die Übertragungsrate und Bandbreite:

• Die Übertragungsrate ist die tatsächliche gelieferte Geschwindigkeit im Gegensatz zur Frequenz der Uhr (Taktgeschwindigkeit).Die Übertragungsrate wird typischerweise in MT/s (Millionen von Transfers pro Sekunde) gemessen.
• Speicherbandbreite ist die Rate, mit der Daten über die CPU gelesen und im Speicher gespeichert werden können.Die Speicherbandbreite wird normalerweise in GB/s (Gigabyte pro Sekunde) gemessen.

Je schneller der Speicher schneller ist, desto schneller kann der Prozessor auf diesen Speicher zugreifen.Die tatsächliche Speicherdatenübertragungsrate wird jedoch im Allgemeinen durch die CPU des Systems bestimmt und Hauptplatine Aufbau.

Scheibe

Das Datenträger oder die Laufwerke eines Computersystems sind der nichtflüchtige Raum, in dem das System seine Daten "dauerhaft" speichert.Im Gegensatz zum RAM wird diese Daten, wenn das Computersystem ordnungsgemäß geschlossen wird, nicht (durch Design) verloren.Im Vergleich zu RAM ist diese Speicherform relativ langsam.Solid-State-Laufwerke (SSD) sind jedoch erheblich schneller als herkömmliche Festplattenantriebe (HDD).

Wie bei Speicher ist die Schlüsselmetrik für den Speicherplatz, wie viel davon in GB oder TB (1 TB = 1024 GB) gemessen wird.Aus dem obigen wissen wir, dass 1 GB etwa 892 Bücher enthalten kann.Daher kann 1 TB 1024 · 892 = 913.408 Bücher indurchschnittlich groß mit 8 Bit pro Zeichen enthalten.Wenn wir Kunstwerke, Bilder und andere gängige Buchelemente einbeziehen möchten, können wir die Tatsache verwenden, dass das durchschnittliche Kindle-E-Book etwa 2,6 MB beträgt, sodass 1 TB sich halten kann:

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

Wenn wir davon ausgehen, dass es einen Tag dauert, um ein Buch zu lesen, kann 1 TB Speicherplatz etwa 1104 Jahre lang kontinuierliche Unterhaltung bieten.Beachten Sie, dass die oben verwendete multiplikative "Kette" im folgenden Konvertierungsfaktorabschnitt erläutert wird.

Und wie beim Speicher ist auch die Scheibengeschwindigkeit ein wichtiger Faktor.Eine SSD ist ungefähr 50 -mal schneller als eine Festplatte für große Dateiübertragungen und ungefähr 200 -mal schneller für kleine Datei- (4 kb) Transfers (was einen großen Unterschied in der Betriebssystem Geschwindigkeit und Kartonzeiten).

Netzwerk

Die primäre Metrik für ein Netzwerk ist Geschwindigkeit, die normalerweise in KBPS oder MBPS gemessen wird.Um Ihre aktuelle Netzwerkgeschwindigkeit schnell zu testen, können Sie Google verwenden Testen Sie Ihre Internetgeschwindigkeit, ein Beispiel davon folgt:

Von oben sehen wir eine Download -Geschwindigkeit von etwa 772 Mbit / s oder Megabit pro Sekunde.Das heißt, 772 Millionen Bit werden im Durchschnitt pro Sekunde übertragen (heruntergeladen).Beachten Sie, dass das SI -Präfix M genau 1 Million angibt (und nicht 1024^3 ≈ 1,07 Millionen, wie es bei Speicher/Festplatte der Fall ist).Es ist üblich, asymmetrische Download- und Upload -Geschwindigkeiten zu haben, wie oben zu sehen.Dies liegt daran, dass ein erheblicher Prozentsatz der Personen mehr an schnellen Download -Geschwindigkeiten (Video -Streaming, Internet -Radio usw.) interessiert ist als an Geschwindigkeiten (E -Mails zu senden, Social -Media -Bilder zu veröffentlichen usw.).

Beachten Sie, dass die maximale Datenübertragungsrate über einen bestimmten Pfad aufgerufen wird Bandbreite und wird in mbps gemessen.Der obige Test versucht, die Bandbreite des Netzwerks zu messen.

Möglicherweise haben Sie festgestellt, dass der Geschwindigkeitstest eine Latenz von 20 ms (Millisekunden) gemeldet hat.Latenz misst, wie schnell Sie eine Antwort vom Server erhalten.Niedrige Reaktionszeiten sind für Echtzeitanwendungen wie Videoanrufe und Online-Spiele wichtig.

Der Abschnitt Conversion-Faktors unten enthält ein Beispiel für die Berechnung der Zeit, die zum Herunterladen eines 2,6-MB-E-Books bei 772 Mbit / s erforderlich ist.

GPU

Die GPU- oder Grafikverarbeitungseinheit, im Allgemeinen Teil Ihrer Grafikkarte, wird hauptsächlich für das Rendering von Grafiken verwendet. Die CPU kann jedoch die GPU nutzen, um einen Teil ihrer Verarbeitung zu verarbeiten, insbesondere in Bezug auf Grafikverarbeitung, Videobearbeitung und maschinelles Lernen.GPUs sind ausgezeichnet für Matrix-/Vektoroperationen und Parallelverarbeitung.Für solche Szenarien können Sie sich die GPU als einen unterwürfigen Unterkomponenten der CPU vorstellen.

Die GPU -Geschwindigkeit wird typischerweise in MHz (Millionen von Verarbeitungszyklen pro Sekunde) gemessen, im Gegensatz zu einer CPU sind andere Metriken wie Bildrate und Pixelfüllrate anwendbar.

Umrechnungsfaktoren

Wir müssen gelegentlich von einer Einheit in eine andere konvertieren.Was ist zum Beispiel 2250 MB (Megabyte) in Bezug auf TB (Terabyte)?Wir können solche Größen durch Konversionsfaktoren zuverlässig berechnen.

Erinnern Sie sich an Algebra, das y · (x / y) = x und x · (y / x) = y.Im ersten Fall die Führung y Stornieren Sie die y im Nenner.In ähnlicher Weise im zweiten Fall die Führung x Stornieren Sie die x im Nenner.Dieselbe algebraische Manipulation kann auf Einheiten angewendet werden.Wenn wir beispielsweise 1 cm in MM konvertieren wollten, können wir "CM" und "MM" als algebraische Mengen wie folgt behandeln:

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

Das heißt, der führende CM storniert den CM im Nenner und hinterlässt 10 mm.Ähnlich,

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

Die Menge (10 mm / 1 cm) wird als Konvertierungsfaktor bezeichnet, den Sie bei Bedarf "umdrehen" können.Zum Beispiel:

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

Alles, was erforderlich ist, um einen Conversion -Faktor zu schaffen, ist eine bekannte Gleichheit.Wenn beispielsweise 1 Hektar = 2,47105 Acres, können wir wie folgt 3,5 Hektar in Acres umwandeln:

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

Ebenso können wir 6,649 Acres in Hektar zurück konvertieren, indem wir den Konvertierungsfaktor wie gezeigt umdrehen:

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

In diesem Sinne kann die folgende Liste in Bezug auf Speicher- und Festplattenkapazitätskonvertierungen von Nutzen sein:

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

Mit der obigen Liste können wir die ursprüngliche Frage wie folgt beantworten:

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

Sie können auch Konvertierungsfaktoren "Ketten" zusammenstellen, um die gleiche Berechnung auf einen Sturz zu erzielen (die einzige Einheit, die übrig stand ist, die wir wollen):

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

Eine schnelle Websuche zeigt häufig an, dass 1 GB = 1 Milliarde Bytes, dies ist jedoch nicht korrekt, wie gezeigt:

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 letztes Beispiel möchten wir schätzen, wie lange es dauern würde, ein 2,6-MB-E-Book über ein 772 Mbit / s-Netzwerk herunterzuladen:

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

Es dauert ungefähr 400 ms (Millisekunden), um Ihr Auge zu blinzeln.In dieser Zeit können Sie ungefähr 14 Kindle E-Book-Bücher mit einem 772 Mbit / s-Netzwerk herunterladen.

Fazit

Ein vernünftiger Weg, um über den "Speicher" und "Geschwindigkeit" eines Computersystems nachzudenken, liegt in Bezug auf die Kernkomponenten des Systems:

• Prozessor
  • Die Schlüsselmetrik ist die CPU -Taktgeschwindigkeit, die normalerweise in GHz gemessen wird.
  • Ein 3,2 -GHz -Prozessor führt 3,2 Milliarden Anweisungen pro Sekunde aus (unter der Annahme einer Anweisung pro Ausführung).
  • Die CPU kann die GPU für Dinge wie Grafikverarbeitung, Videobearbeitung und maschinelles Lernen nutzen.
• Erinnerung
  • Dies ist der Hauptspeicher, den die CPU für ihre Aufgaben verwendet.
  • Die Schlüsselmetrik ist die Speichergröße, die normalerweise in GB (1 GB = 1024^3 Bytes) gemessen wird.
  • Diese Art von Speicher ist von Design flüchtig, die Daten gehen verloren, wenn der Computer ordnungsgemäß heruntergefahren wird.
• Scheibe
  • Die Schlüsselmetrik ist die Scheibengröße (oder der Raum), der normalerweise in GB oder TB gemessen wird.
  • Diese Art des Speichers ist durch Design nicht flüchtig. Die Daten gehen im Allgemeinen nicht verloren, wenn der Computer ordnungsgemäß heruntergefahren wird.
• Netzwerk.
  • Die Schlüsselmetrik ist die Netzwerkgeschwindigkeit (Datenübertragungsrate), die normalerweise in Gbit / s (Gigabit pro Sekunde) gemessen wird.
  • Je schneller das Netzwerk schneller ist, desto schneller ist das Upload (Datenausladung) und Download (Daten in) Geschwindigkeiten.

Conversion -Faktoren sind eine praktische Möglichkeit, von einer Einheit in eine andere zu konvertieren, einschließlich Computersystemeinheiten und Geschwindigkeit.