Ghz: ما هو وما هو جيجا هرتز في الحوسبة

إذا كنت تدخل عالم الحوسبة وكنت تبحث عن معالجات للشراء ، فستكون قد قرأت GHz أو Gigahertz أو Gigahertzio عدة مرات. كل هذا هو نفسه تمامًا ، ولا ، إنه ليس توابل للطعام ، إنه مقياس يستخدم في كثير من الأحيان في الحوسبة والهندسة.

فهرس المحتويات

لذا فإن أقل ما يمكننا فعله في هذه المرحلة هو شرح ما يقيسه هذا الإجراء ولماذا يتم استخدامه كثيرًا اليوم. ربما بعد ذلك ، ستكون أكثر وضوحًا بشأن العديد من الأشياء التي تواجهها كل يوم في عالم الإلكترونيات.

ما هو جيجا هرتز أو جيجا هرتز

GHz هو اختصار لقياس يستخدم في الإلكترونيات يسمى Gigahertz باللغة الإسبانية ، على الرغم من أنه يمكننا أيضًا العثور عليه كـ Gigahertz. وهو ليس مقياسًا أساسيًا حقًا ، ولكنه مضاعف لـ Hertz ، على وجه التحديد نتحدث عن 10.9 مليون Hertz.

لذا ما يجب علينا تحديده بالفعل هو Hertz ، القياس الأساسي ومن أين يأتي الكيلوهيرتز (كيلوهرتز) ، ميجاهيرتز (ميجاهيرتز) و جيجاهيرتز (جيجاهيرتز). حسنًا ، اخترع هذا الإجراء هاينريش رودولف هيرتز ، الذي جاء اسمه من اسم هذا الإجراء. كان فيزيائيًا ألمانيًا اكتشف كيف تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء. إذن هذا القياس يأتي بالفعل من عالم الأمواج وليس من الحوسبة فقط.

يمثل هيرتز دورة واحدة في الثانية ، في الواقع ، حتى عام 1970 ، لم يكن هيرتز يسمى الدورات. في حالة عدم معرفتك ، فإن الدورة هي ببساطة تكرار حدث لكل وحدة زمنية ، والتي ستكون في هذه الحالة حركة موجة. ثم يقيس هيرتز عدد المرات التي تتكرر فيها الموجة في الوقت ، والتي يمكن أن تكون سليمة أو كهرومغناطيسية. ولكن هذا يمكن أن يمتد أيضًا إلى اهتزازات المواد الصلبة أو إلى أمواج البحر.

إذا حاولنا نفخ ورقة موازية لسطحها ، فسوف نلاحظ أنها تبدأ في تموج النمط المتكرر بين الحين والآخر ، في ثوانٍ أو آلاف من الثانية إذا نفثنا بقوة. يحدث الشيء نفسه مع الموجات ، وفي هذا الحجم نسميه التردد (f) وهو معكوس الفترة ، والذي يتم قياسه بالثواني ( الثواني) الواضحة. إذا جمعناها معًا ، يمكننا تحديد Hertz على أنه التردد في تذبذب الجسيم (الموجة ، الورق ، الماء) في فترة التأمين.

هنا يمكننا أن نرى شكل الموجة وكيف تتكرر على مدى فترة. في الأول ، لدينا قياس 1 هرتز ، لأنه في ثانية واحدة عانى من تذبذب واحد فقط. وفي الصورة الثانية ، تأرجحت 5 مرات كاملة في ثانية واحدة. تخيل كم سيكون 5 جيجا هرتز.

الاسم	الرمز	القيمة (هرتز)
ميكروهرتز	µHz	0.000001
مليهيرتز	ميغاهيرتز	0.001
…	…	…
هيرتز	هرتز	1
ديكاهيرتز	دا هرتز	10
هيكتوريتيوم	هرتز	100
كيلوهيرتز	كيلو هرتز	1،000
ميجا هرتز	ميغاهيرتز	1،000،000
جيجا هيرتز	غيغاهرتز	1،000،000،000
…	…	…

غيغاهرتز في الحوسبة

الآن بعد أن عرفنا حقًا ما هو هرتز ومن أين يأتي ، حان الوقت لتطبيقه على الحوسبة.

يقيس Hertz تردد الشريحة الإلكترونية ، بالنسبة لنا ، أشهرها هو المعالج. إذاً بنقل التعريف إليه ، فإن Hertz هو عدد العمليات التي يمكن للمعالج القيام بها في فترة ثانية واحدة. هذه هي الطريقة التي تقاس بها سرعة المعالج.

معالج الكمبيوتر (والمكونات الإلكترونية الأخرى) هو جهاز مسؤول عن تنفيذ عمليات معينة يتم إرسالها من الذاكرة الرئيسية في شكل تعليمات يتم إنشاؤها بواسطة البرامج. ثم يتم تقسيم كل برنامج فرعيًا إلى مهام أو عمليات ، وبالتالي إلى تعليمات ، سيتم تنفيذها واحدًا تلو الآخر بواسطة المعالج.

كلما زاد عدد هيرتزات المعالج ، زاد عدد العمليات أو التعليمات التي يمكن إجراؤها في ثانية. بشكل عام ، يمكننا أيضًا أن نطلق على هذا التردد " سرعة الساعة " ، نظرًا لأن النظام بأكمله متزامن مع إشارة ساعة بحيث تستمر كل دورة في نفس الوقت ويكون نقل المعلومات مثاليًا.

تفهم وحدة المعالجة المركزية فقط الإشارات الكهربائية

كما ستفهم ، فإن المكون الإلكتروني يفهم فقط الفولتات والأمبير ، إشارة / لا إشارة ، لذلك يجب ترجمة جميع التعليمات إلى أصفار وأخرى. حاليا ، المعالجات قادرة على العمل في وقت واحد مع سلاسل تصل إلى 64 أصفار وأخرى ، تسمى البتات ، وهي تمثل وجود أو عدم وجود إشارة جهد.

تستقبل وحدة المعالجة المركزية فقط سلسلة متتالية من الإشارات التي يمكنها تفسيرها ببنيتها من البوابات المنطقية الداخلية ، والتي بدورها تتكون من ترانزستورات مسؤولة عن تمرير أو عدم تمرير الإشارات الكهربائية. وبهذه الطريقة يمكن منحها "معنى مفهومة" للإنسان ، في شكل عمليات رياضية ومنطقية: الجمع والطرح والضرب والقسمة و AMD أو OR و NOT و NOR و XOR. كل هذه وأكثر هي العمليات التي تقوم بها وحدة المعالجة المركزية ، والتي نراها على جهاز الكمبيوتر الخاص بنا في شكل ألعاب وبرامج وصور وما إلى ذلك. فضولي ، صحيح؟

تطور GHz

لم يكن لدينا دائمًا Gigahertz في الحساء ، في الواقع ، قبل 50 عامًا تقريبًا ، حلم المهندسون للتو بتسمية تردد معالجاتهم بهذه الطريقة.

لم تكن البداية سيئة أيضًا ، كان أول معالج دقيق تم تنفيذه على شريحة واحدة هو Intel 4004 ، وهو صرصور صغير تم اختراعه في عام 1970 أحدث ثورة في السوق بعد أجهزة الكمبيوتر الضخمة القائمة على الصمامات الفراغية التي لم يكن لديها إضاءة RGB. بالضبط ، كان هناك وقت لم يكن فيه RGB موجودًا ، تخيل. والحقيقة هي أن هذه الشريحة كانت قادرة على معالجة سلاسل 4 بت على تردد 740 كيلو هرتز ، ليس سيئًا ، بالمناسبة.

بعد ثماني سنوات ، وبعد عدد قليل من الموديلات ، وصلت Intel 8086 بمعالج لا يقل عن 16 بت يعمل من 5 إلى 10 ميجاهرتز ، ولا يزال على شكل صرصور. كان أول معالج يقوم بتطبيق معمارية x86 ، والتي لدينا حاليًا على معالجات لا تصدق. لكن هذه الهندسة كانت جيدة للغاية في التعامل مع التعليمات التي كانت قبل وبعد في الحوسبة. كان هناك أيضًا أجهزة أخرى مثل Power9 من IBM للخوادم ، ولكن مما لا شك فيه أن 100٪ من أجهزة الكمبيوتر الشخصية تستمر في استخدام x86.

ولكن كان معالج DEC Alpha هو الشريحة الأولى مع تعليمات RISC التي وصلت إلى حاجز 1 جيجا هرتز في عام 1992 ، ثم وصلت AMD مع أثلون في عام 1999 وفي نفس العام وصلت Pentium IIIs إلى هذه الترددات.

مؤشر أسعار المستهلك للمعالج

في العصر الحالي لدينا معالجات قادرة على الوصول إلى ما يصل إلى 5 غيغاهرتز (5،000،000،000 عملية في الثانية) ولأعلى ، ليس لديهم واحد فقط ، ولكن حتى 32 نواة على شريحة واحدة. كل قلب قادر على أداء المزيد من العمليات لكل دورة ، وبالتالي تتضاعف القدرة.

ويسمى أيضًا عدد العمليات لكل دورة بمؤشر أسعار المستهلك (لا يجب الخلط بينه وبين مؤشر أسعار المستهلك). إن IPC هو مؤشر لأداء المعالج ، حاليًا من المألوف جدًا قياس IPC للمعالجات ، لأن هذا يحدد مدى جودة المعالج.

اسمحوا لي أن أشرح ، أن اثنين من العناصر الأساسية لوحدة المعالجة المركزية هما النوى وترددها ، ولكن في بعض الأحيان لا يعني وجود المزيد من النوى وجود المزيد من IPC ، لذلك من الممكن أن تكون وحدة المعالجة المركزية 6 نواة أقل قوة من وحدة المعالجة المركزية 4 نواة.

تنقسم تعليمات البرنامج إلى خيوط أو مراحل ، ويتم إدخالها في المعالج بحيث ، من الناحية المثالية ، يتم تنفيذ تعليمات كاملة في كل دورة ساعة ، وهذا سيكون IPC = 1. بهذه الطريقة ، في كل دورة ، تأتي تعليمات كاملة وتذهب. ولكن ليس كل شيء مثاليًا جدًا ، نظرًا لأن التعليمات تعتمد إلى حد كبير على كيفية بناء البرنامج ونوع العمليات التي سيتم تنفيذها. الإضافة ليست مثل الضرب ، ولا هي نفسها إذا كان البرنامج يحتوي على سلاسل رسائل متعددة مثل واحد فقط.

توجد برامج لقياس IPC للمعالج في ظل ظروف متشابهة قدر الإمكان. تحصل هذه البرامج على متوسط ​​قيمة IPC عن طريق حساب الوقت الذي يستغرقه المعالج لتشغيل البرنامج. مسلسل مثل هذا:

الخلاصة وروابط أكثر إثارة للاهتمام

إنه حقًا موضوع مثير للاهتمام للغاية ، هذا الموضوع عن هيرتز وكيف يتم قياس سرعة المعالج. إنه حقًا يعطي العديد من الموضوعات للحديث عنها ، ولكن لا يمكننا أيضًا إنشاء مقالة مثل الروايات.

نأمل على الأقل في توضيح معنى هرتز والتردد ودورات في الثانية ومؤشر أسعار المستهلك بشكل جيد. الآن نتركك مع بعض الدروس المثيرة للاهتمام المتعلقة بالموضوع.

إذا كان لديك أي أسئلة حول الموضوع ، أو تريد الإشارة إلى شيء ما ، فاترك لنا تعليقًا في المربع.