Cos'è la memoria e la velocità relative al computer?

introduzione

I termini "memoria" e "velocità" sono due parole relative al computer che possono essere legittimamente confuse in quanto entrambi i termini possono riferirsi correttamente a diverse forme di "memoria" e "velocità".Per comprendere meglio questi termini, aiuta a considerare i tre componenti essenziali di qualsiasi sistema informatico:

• Processore
• Memoria
• Disco

Il processore utilizza la sua memoria (volatile) e lo spazio del disco (non volatile) per fare il suo lavoro.E poiché un computer non sarebbe molto divertente senza una connessione a Internet, possiamo anche aggiungere "rete" a questo elenco (con un po 'più di dettagli tra parentesi):

• Processore (processore/GPU)
• Memoria (RAM/Dimm)
• Disco (HDD/SSD/USB)
• Rete (Ethernet/Wi-Fi)

In effetti, per Windows, è possibile premere Ctrl + Shift + ESC per vedere questi componenti principali in azione.Per esempio:

In breve, la CPU orchestra gli altri componenti ed è essenzialmente responsabile del fatto che:

• Il 54% della memoria viene utilizzato.
• Il 3% del disco viene utilizzato.
• Lo 0% della rete è attualmente in fase di utilizzazione.
• Il 4% della GPU viene utilizzato.

Ognuno di questi componenti principali è discusso in seguito.

processore

La CPU (unità di elaborazione centrale) è il "cavallo da lavoro" di un sistema informatico.Tale processore può contenere più core.Ad esempio, utilizzando il monitor delle risorse di Windows (Win + R, Resmon, OK), vediamo che questo particolare processore è composto da quattro core (da 0 a 3):

Inoltre, la CPU può sfruttare la potenza di elaborazione della GPU, in particolare per l'elaborazione grafica, l'editing video e le attività di apprendimento automatico.La metrica chiave con cui vengono misurate le CPU è la velocità di clock, di solito a GHz.Una CPU in esecuzione a 1 Hz può generalmente elaborare un'istruzione al secondo.Puoi pensare a una "istruzione" come a un calcolo relativamente semplice, come l'aggiunta di due numeri.Una CPU in esecuzione a 2,9 GHz può elaborare circa 2,9 miliardi di istruzioni al secondo, il che è abbastanza sbalorditivo.Ad esempio, il tuo libro medio contiene circa 400 pagine e poiché ogni pagina contiene circa 3000 caratteri, un libro tipico contiene circa 1,2 milioni di caratteri.Se la CPU può elaborare un carattere per istruzione, una CPU da 2,9 GHz potrebbe elaborare circa 2416 libri al secondo (755 libbre di libri fisici).

Memoria

Memoria o RAM (memoria di accesso casuale) è dove la CPU memorizza i risultati dei suoi vari calcoli (così come altri dati).Questa forma di memoria è di natura volatile che significa che quando il computer viene chiuso correttamente, tutti i dati vengono persi dalla progettazione.La metrica chiave per la memoria è la quantità di essa, tipicamente misurata in GB.1 GB è uguale a 1024^3 byte o circa 1,07 miliardi di byte (vedere la sezione del fattore di conversione di seguito).Poiché un byte contiene 8 bit (0 o 1), 1 GB di memoria può contenere poco più di 8,5 miliardi di bit.8-bit possono rappresentare 2^8 = 256 caratteri, più che sufficienti per il tuo libro tipico.Pertanto, 1 GB può archiviare almeno (1,07 miliardi di caratteri) / (1,2 milioni di caratteri per libro) = 892 libri di dimensioni medie.

Si noti che la velocità di memoria è anche una considerazione importante, tipicamente misurata in MHz (milioni di cicli al secondo).Per Windows, premendo CTRL + SHIFT + ESC avvierà il Task Manager, che in questo caso mostra che la velocità di memoria è di 1200 MHz:

In generale, un mezzo più accurato per misurare la velocità della memoria è tramite velocità di trasferimento e larghezza di banda:

• La velocità di trasferimento è la velocità effettiva consegnata rispetto alla frequenza dell'orologio (velocità dell'orologio).La velocità di trasferimento viene generalmente misurata in MT/s (milioni di trasferimenti al secondo).
• La larghezza di banda della memoria è la velocità con cui i dati possono essere letti e memorizzati in memoria tramite la CPU.La larghezza di banda della memoria viene generalmente misurata in GB/s (gigabyte al secondo).

In generale, più veloce è la memoria, più velocemente il processore può accedere a detta memoria.Tuttavia, la velocità di trasferimento dei dati di memoria effettiva è generalmente determinata dalla CPU del sistema e scheda madre configurazione.

Disco

L'unità disco o le unità di un sistema informatico sono lo spazio non volatile in cui il sistema "permanentemente" memorizza i suoi dati.A differenza della RAM, quando il sistema informatico è correttamente chiuso, questi dati non vengono (per progettazione) persi.Rispetto alla RAM, questa forma di memoria è relativamente lenta.Detto questo, le unità a stato solido (SSD) sono significativamente più veloci delle tradizionali unità disco rigidi (HDD).

Come la memoria, la metrica chiave per lo spazio su disco è quanto c'è, di solito misurata in GB o TB (1 TB = 1024 GB).Da quanto sopra, sappiamo che 1 GB può contenere circa 892 libri.Pertanto, 1 TB può contenere 1024 · 892 = 913.408 libri di dimensioni medie usando 8 bit per carattere.Se vogliamo includere opere d'arte, immagini e altri articoli comuni, possiamo usare il fatto che l'e-book medio è di circa 2,6 MB, quindi 1 TB può reggere:

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

Se supponiamo che ci vuole un giorno per leggere un libro, 1 TB di spazio su disco può fornire circa 1104 anni di intrattenimento continuo.Si noti che la "catena" moltiplicativa utilizzata sopra è spiegata nella sezione Fattore di conversione seguente.

E come per la memoria, anche la velocità del disco è un fattore importante.Un SSD è circa 50 volte più veloce di un HDD per trasferimenti di file di grandi dimensioni e circa 200 volte più veloce per i trasferimenti di piccoli file (4 kb) (che possono fare una grande differenza in OS tempi di velocità e avvio).

Rete

La metrica primaria per una rete è la velocità, di solito misurata in KBPS o MBPS.In effetti, per testare rapidamente la tua attuale velocità di rete, puoi utilizzare Google Metti alla prova la tua velocità di Internet, un esempio di cui segue:

Dall'alto, vediamo una velocità di download di circa 772 Mbps o megabit al secondo.Cioè, 772 milioni di bit vengono, in media, trasferiti (scaricati) al secondo.Si noti che il prefisso S M indica esattamente 1 milione (e non 1024^3 ≈ 1,07 milioni come nel caso della memoria/disco).È comune avere velocità asimmetriche di download e caricamento, come visto sopra.Questo perché una percentuale significativa di persone è più interessata a velocità di download veloci (streaming video, radio Internet, ecc.) Rispetto alle velocità di caricamento (invio di e -mail, pubblicazione di immagini di social media, ecc.)

Si noti che viene chiamato il tasso massimo di trasferimento dei dati attraverso un determinato percorso larghezza di banda ed è misurato in MBPS.Il test di cui sopra sta tentando di misurare la larghezza di banda della rete.

Potresti aver notato che il test di velocità ha riportato una latenza di 20 ms (millisecondi).Latenza misura la velocità con cui ricevi una risposta dal server.I tempi di risposta bassi sono importanti per le applicazioni in tempo reale, come videochiamate e giochi online.

La sezione Fattore di conversione seguente fornisce un esempio di come calcolare il tempo necessario per scaricare un e-book da 2,6 MB a 772 Mbps.

GPU

L'unità di elaborazione della GPU o grafica, generalmente parte della scheda grafica, viene utilizzata principalmente per il rendering grafico, ma la CPU può sfruttare la GPU per gestire parte della sua elaborazione, in particolare attorno all'elaborazione grafica, all'editing video e all'apprendimento automatico.Le GPU sono eccellenti per le operazioni a matrice/vettoriale e elaborazione parallela.Per tali scenari, puoi pensare alla GPU come un sottocomponente sottomesso della CPU.

La velocità della GPU viene in genere misurata in MHz (milioni di cicli di elaborazione al secondo) ma a differenza di una CPU, sono applicabili altre metriche come la frequenza dei frame e la velocità di riempimento dei pixel.

Fattori di conversione

Occasionalmente dobbiamo convertirsi da un'unità in un'altra.Ad esempio, cosa sono 2250 MB (megabyte) in termini di TB (terabytes)?Possiamo calcolare in modo affidabile tali quantità tramite fattori di conversione.

Ricordiamo da Algebra che y · (X / y) = X e X · (y / X) = y.Nel primo caso, il principale y annulla il y nel denominatore.Allo stesso modo, nel secondo caso, il principale X annulla il X nel denominatore.Questa stessa manipolazione algebrica può essere applicata alle unità.Ad esempio, se volessimo convertire 1 cm in mm, possiamo trattare "cm" e "mm" come quantità algebriche, come segue:

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

Cioè, il principale CM cancella il CM nel denominatore, lasciando 10 mm.Allo stesso modo,

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

La quantità (10 mm / 1 cm) è nota come fattore di conversione, che è possibile "capovolgere" secondo necessità.Per esempio:

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

Tutto ciò che è necessario per creare un fattore di conversione è un'uguaglianza nota.Ad esempio, se 1 ettaro = 2.47105 acri, allora possiamo convertire 3,5 ettari in acri, come segue:

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

Allo stesso modo, possiamo convertire 6,649 acri su ettari lanciando il fattore di conversione, come mostrato:

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

Con questo in mente, il seguente elenco può essere utile per quanto riguarda le conversioni di capacità della memoria e del disco:

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

Usando l'elenco sopra, possiamo rispondere alla domanda originale come segue:

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

Puoi anche "catena" i fattori di conversione insieme per eseguire lo stesso calcolo in un colpo solo (l'unica unità lasciata in piedi è quella che vogliamo):

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

Una rapida ricerca web indica spesso che 1 GB = 1 miliardo di byte ma questo non è corretto, come mostrato:

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

Come ultimo esempio, diciamo che vorremmo stimare quanto tempo ci vorrebbe per scaricare un e-book da 2,6 MB su una rete di 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

Ci vogliono circa 400 ms (millisecondi) per sbattere le palpebre.A quel tempo, potresti scaricare circa 14 libri di e-book Kindle con una rete MBPS da 772.

Conclusione

Un modo ragionevole di pensare alla "memoria" e "velocità" di un sistema informatico è in termini di componenti principali del sistema:

• Processore
  • La metrica chiave è la velocità di clock della CPU, di solito misurata in GHz.
  • Un processore da 3,2 GHz esegue 3,2 miliardi di istruzioni al secondo (assumendo un'istruzione per esecuzione).
  • La CPU può sfruttare la GPU per cose come l'elaborazione grafica, l'editing video e l'apprendimento automatico.
• Memoria
  • Questa è la memoria principale che la CPU utilizza per le sue attività.
  • La metrica chiave è la dimensione della memoria, di solito misurata in GB (1 GB = 1024^3 byte)
  • Questo tipo di memoria è volatile in base alla progettazione, i dati vengono persi quando il computer viene chiuso correttamente.
• Disco
  • La metrica chiave è la dimensione del disco (o lo spazio), di solito misurata in GB o TB.
  • Questo tipo di memoria non è volatile per progettazione, i dati non sono generalmente persi quando il computer è correttamente chiuso.
• Rete.
  • La metrica chiave è la velocità di rete (velocità di trasferimento dei dati), di solito misurata in GBPS (gigabit al secondo).
  • In generale, più veloce è la rete, più veloce è il caricamento (dati usciti) e il download (dati in).

I fattori di conversione sono un modo utile per convertire da un'unità in un'altra, comprese le unità del sistema informatico di memoria e velocità.