O que é memória e velocidade relacionadas ao computador?

Introdução

Os termos "memória" e "velocidade" são duas palavras relacionadas ao computador que podem ser legitimamente confusas, pois ambos os termos podem se referir corretamente a diferentes formas de "memória" e "velocidade".Para entender melhor esses termos, ajuda a considerar os três componentes essenciais de qualquer sistema de computador:

• Processadora
• Memória
• Disco

O processador usa sua memória (volátil) e espaço em disco (não volátil) para fazer seu trabalho.E como um computador não seria muito divertido sem uma conexão com a Internet, também podemos adicionar "rede" a esta lista (com um pouco mais de detalhes entre parênteses):

• Processador (CPU/GPU)
• Memória (RAM/Dimm)
• Disco (HDD/Ssd/USB)
• Rede (Ethernet/Wi-fi)

De fato, para o Windows, você pode pressionar Ctrl + Shift + ESC para ver esses componentes principais em ação.Por exemplo:

Em poucas palavras, a CPU orquestra os outros componentes e é essencialmente responsável pelo fato de:

• 54% da memória está sendo utilizada.
• 3% do disco está sendo utilizado.
• 0% da rede está sendo utilizada atualmente.
• 4% da GPU está sendo utilizada.

Cada um desses componentes principais é discutido a seguir.

CPU

A CPU (unidade de processamento central) é o "cavalo de trabalho" de um sistema de computador.Esse processador pode conter vários núcleos.Por exemplo, usando o Windows Resource Monitor (Win + R, Resmon, OK), vemos que esse processador específico é composto por quatro núcleos (0 a 3):

Além disso, a CPU pode alavancar o poder de processamento da GPU, principalmente para processamento gráfico, edição de vídeo e tarefas de aprendizado de máquina.A principal métrica pela qual as CPUs são medidas é a velocidade do relógio, geralmente em GHz.Uma CPU em execução a 1 Hz geralmente pode processar uma instrução por segundo.Você pode pensar em uma "instrução" como um cálculo relativamente simples, como a adição de dois números.Uma CPU em execução a 2,9 GHz pode processar cerca de 2,9 bilhões de instruções por segundo, o que é bastante impressionante.Por exemplo, seu livro médio contém cerca de 400 páginas e, como cada página contém cerca de 3000 caracteres, um livro típico contém cerca de 1,2 milhão de caracteres.Se a CPU puder processar um caractere por instrução, uma CPU de 2,9 GHz poderá processar cerca de 2416 livros por segundo (755 libras em livros físicos).

Memória

A memória ou a RAM (memória de acesso aleatório) é onde a CPU armazena os resultados de seus vários cálculos (assim como outros dados).Essa forma de memória é de natureza volátil, o que significa que, quando o computador é desligado corretamente, todos os dados são perdidos pelo design.A principal métrica para a memória é a quantidade dela, normalmente medida em GB.1 GB é igual a 1024^3 bytes ou cerca de 1,07 bilhão de bytes (consulte a seção do fator de conversão abaixo).Como um byte contém 8 bits (0 ou 1), 1 GB de memória pode conter um pouco mais de 8,5 bilhões de bits.8 bits podem representar 2^8 = 256 caracteres, mais do que suficiente para o seu livro típico.Portanto, 1 GB pode armazenar pelo menos (1,07 bilhão de caracteres) / (1,2 milhão de caracteres por livro) = 892 livros de tamanho médio.

Observe que a velocidade da memória também é uma consideração importante, normalmente medida em MHz (milhões de ciclos por segundo).Para o Windows, pressionar Ctrl + Shift + ESC iniciará o gerenciador de tarefas, que neste caso mostra que a velocidade da memória é de 1200 MHz:

Geralmente, um meio mais preciso de medir a velocidade da memória é via taxa de transferência e largura de banda:

• A taxa de transferência é a velocidade real entregue em oposição à frequência do relógio (velocidade do relógio).A taxa de transferência é normalmente medida em MT/S (milhões de transferências por segundo).
• A largura de banda da memória é a taxa na qual os dados podem ser lidos e armazenados na memória via CPU.A largura de banda de memória é geralmente medida em GB/S (gigabytes por segundo).

Em geral, quanto mais rápida a memória, mais rápido o processador pode acessar a referida memória.No entanto, a taxa de transferência de dados de memória real é geralmente determinada pela CPU do sistema e placa -mãe configuração.

Disco

A unidade ou unidades de disco de um sistema de computador são o espaço não volátil no qual o sistema "permanentemente" armazena seus dados.Ao contrário da RAM, quando o sistema de computador é desligado corretamente, esses dados não são (por design) perdidos.Comparado à RAM, essa forma de memória é relativamente lenta.Dito isto, as unidades de estado sólido (SSD) são significativamente mais rápidas que as unidades de disco rígido tradicionais (HDD).

Como a memória, a principal métrica para o espaço do disco é quanto há, geralmente medido em GB ou TB (1 TB = 1024 GB).Pelo exposto, sabemos que 1 GB pode conter cerca de 892 livros.Portanto, 1 TB pode conter 1024 · 892 = 913.408 livros de tamanho médio usando 8 bits por caractere.Se quisermos incluir obras de arte, imagens e outros itens de livros comuns, podemos usar o fato de que o e-book médio do Kindle é de cerca de 2,6 Mb, para que 1 TB possa manter:

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

Se assumirmos que leva um dia para ler um livro, 1 TB de espaço em disco pode fornecer cerca de 1104 anos de entretenimento contínuo.Observe que a "cadeia" multiplicativa usada acima é explicada na seção do fator de conversão abaixo.

E, como na memória, a velocidade do disco também é um fator importante.Um SSD é aproximadamente 50 vezes mais rápido que um HDD para transferências de arquivos grandes e aproximadamente 200 vezes mais rápido para traseiros pequenos (4 kb) (que podem fazer uma grande diferença em SO Tempos de velocidade e inicialização).

Rede

A métrica primária para uma rede é a velocidade, geralmente medida em KBPs ou Mbps.De fato, para testar rapidamente sua velocidade de rede atual, você pode usar o Google's Teste a velocidade da sua Internet, um exemplo que se segue:

De cima, vemos uma velocidade de download de cerca de 772 Mbps ou megabits por segundo.Ou seja, 772 milhões de bits são, em média, transferidos (baixados) por segundo.Observe que o prefixo M indica exatamente 1 milhão (e não 1024^3 ≈ 1,07 milhão, como é o caso da memória/disco).É comum ter velocidades de download e upload assimétricas, como visto acima.Isso ocorre porque uma porcentagem significativa de pessoas está mais interessada em velocidades rápidas de download (streaming de vídeo, rádio na Internet etc.) do que no upload de velocidades (enviando email, publicando imagens de mídia social etc.)

Observe que a taxa máxima de transferência de dados através de um determinado caminho é chamada largura de banda e é medido em Mbps.O teste acima está tentando medir a largura de banda da rede.

Você deve ter notado que o teste de velocidade relatou uma latência de 20 ms (milissegundos).A latência mede a rapidez com que você recebe uma resposta do servidor.Os tempos de resposta baixos são importantes para aplicativos em tempo real, como chamadas de vídeo e jogos online.

A seção do fator de conversão abaixo fornece um exemplo de como calcular o tempo necessário para baixar um e-book de 2,6 MB a 772 Mbps.

GPU

A unidade de processamento de GPU ou gráficos, geralmente parte da sua placa de gráfico, é usada principalmente para renderização gráfica, mas a CPU pode aproveitar a GPU para lidar com parte de seu processamento, principalmente em relação ao processamento de gráficos, edição de vídeo e aprendizado de máquina.As GPUs são excelentes para operações de matriz/vetor e processamento paralelo.Para tais cenários, você pode pensar na GPU como um subcomponente subserviente da CPU.

A velocidade da GPU é normalmente medida em MHz (milhões de ciclos de processamento por segundo), mas, diferentemente de uma CPU, outras métricas, como taxa de quadros e taxa de preenchimento de pixels, são aplicáveis.

Fatores de conversão

Ocasionalmente, precisamos converter de uma unidade para outra.Por exemplo, o que é 2250 MB (megabytes) em termos de TB (terabytes)?Podemos calcular com segurança essas quantidades por meio de fatores de conversão.

Lembre -se de álgebra que y · (x / y) = x e x · (y / x) = y.No primeiro caso, o principal y cancela o y no denominador.Da mesma forma, no segundo caso, o principal x cancela o x no denominador.Essa mesma manipulação algébrica pode ser aplicada às unidades.Por exemplo, se quiséssemos converter 1 cm em mm, podemos tratar "cm" e "mm" como quantidades algébricas, como segue:

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

Ou seja, o CM principal cancela o CM no denominador, deixando 10 mm.De forma similar,

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

A quantidade (10 mm / 1 cm) é conhecida como fator de conversão, que você pode "virar" conforme necessário.Por exemplo:

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

Tudo o que é necessário para criar um fator de conversão é uma igualdade conhecida.Por exemplo, se 1 hectare = 2,47105 acres, podemos converter 3,5 hectares em acres, como segue:

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

Da mesma forma, podemos converter 6,649 acres de volta em hectares, lançando o fator de conversão, como mostrado:

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

Com isso em mente, a lista a seguir pode ser útil em relação às conversões de memória e capacidade de 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 a lista acima, podemos responder à pergunta original da seguinte forma:

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

Você também pode "fazer" fatores de conversão em cadeia "para executar o mesmo cálculo de uma só vez (a única unidade que deixa em pé é a que queremos):

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

Uma pesquisa rápida na web geralmente indica que 1 GB = 1 bilhão de bytes, mas isso não está correto, como mostrado:

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

Como exemplo final, digamos que gostaríamos de estimar quanto tempo levaria para baixar um e-book de 2,6 MB em uma rede de 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

São necessários cerca de 400 ms (milissegundos) para piscar seus olhos.Nesse período, você pode baixar cerca de 14 livros de livros eletrônicos do Kindle com uma rede de 772 Mbps.

Conclusão

Uma maneira razoável de pensar na "memória" e "velocidade" de um sistema de computador é em termos dos componentes principais do sistema:

• Processadora
  • A principal métrica é a velocidade do relógio da CPU, geralmente medida em GHz.
  • Um processador de 3,2 GHz executa 3,2 bilhões de instruções por segundo (assumindo uma instrução por execução).
  • A CPU pode aproveitar a GPU para coisas como processamento gráfico, edição de vídeo e aprendizado de máquina.
• Memória
  • Esta é a memória principal que a CPU usa para suas tarefas.
  • A principal métrica é o tamanho da memória, geralmente medido em GB (1 GB = 1024^3 bytes)
  • Esse tipo de memória é volátil por design, os dados são perdidos quando o computador é desligado corretamente.
• Disco
  • A métrica de chave é o tamanho do disco (ou espaço), geralmente medido em GB ou TB.
  • Esse tipo de memória não é volátil por design, os dados geralmente não são perdidos quando o computador é desligado corretamente.
• Rede.
  • A principal métrica é a velocidade da rede (taxa de transferência de dados), geralmente medida em GBPS (gigabits por segundo).
  • Em geral, quanto mais rápido a rede, mais rápido o upload (dados out) e download (dados in) velocidades.

Os fatores de conversão são uma maneira útil de converter de uma unidade para outra, incluindo unidades de sistema de memória e velocidade do sistema de computador.