什么是与计算机相关的内存和速度?

介绍

术语"内存"和"速度"是两个与计算机相关的单词,它们可能会混淆,因为这两个术语都可以正确地指出不同形式的"内存"和"速度"。为了更好地理解这些术语,它有助于考虑任何计算机系统的三个基本组件:

  • 处理器
  • 记忆
  • 磁盘

处理器使用其(挥发性)内存和(非挥发性)磁盘空间来完成其工作。而且,如果没有与Internet的连接的连接,计算机不会很有趣,我们也可以在此列表中添加"网络"(带有更多括号的细节):

实际上,对于Windows,您可以按CTRL + Shift + ESC,以查看这些核心组件正在行动。例如:

简而言之,CPU策划了其他组件,并对以下事实负责:

  • 54%的记忆正在使用。
  • 3%的磁盘正在使用。
  • 目前正在使用0%的网络。
  • 4%的GPU正在使用。

接下来将讨论这些核心组件中的每一个。

中央处理器

CPU(中央处理单元)是计算机系统的"工作马"。这样的处理器可以包含多个内核。例如,使用Windows Resource Monitor(Win + R,Resmon,OK),我们看到该特定处理器由四个内核(0至3)组成:

此外,CPU可以利用GPU的处理能力,特别是用于图形处理,视频编辑和机器学习任务。测量CPU的关键度量是时钟速度,通常是GHz。以1 Hz运行的CPU通常可以每秒处理一项指令。您可以将"指令"视为一个相对简单的计算,例如增加两个数字。以2.9 GHz运行的CPU可以每秒处理约29亿个说明,这是令人难以置信的。例如,您的平均书籍包含约400页,并且每页包含约3000个字符,因此典型的书包含约120万字符。如果CPU可以通过指令处理一个字符,那么2.9 GHz CPU每秒可以处理大约2416本书(价值755磅的物理书籍)。

记忆

内存或RAM(随机访问存储器)是CPU存储其各种计算结果(以及其他数据)的位置。这种内存的形式本质上是挥发性的,这意味着当计算机正确关闭时,所有数据都会因设计而丢失。内存的关键指标是它的数量,通常以GB测量。1 GB等于1024^3字节或约10.7亿字节(请参见下面的转换因子部分)。由于一个字节包含8位(0或1),因此1 GB的内存可能包含超过85亿位。8位可以代表2^8 = 256个字符,足以容纳您的典型书籍。因此,1 GB至少可以存储(每本书120亿个字符) /(120万字符)= 892个平均规模的书籍。

请注意,记忆速度也是一个重要的考虑因素,通常以MHz(数百万个周期)测量。对于Windows,按CTRL + SHIFT + ESC将启动任务管理器,在这种情况下,该任务速度为1200 MHz:

通常,测量记忆速度的一种更准确的方法是通过传输速率和带宽:

  • 传输速率是实际交付的速度,而不是时钟频率(时钟速度)。转移速率通常以MT/S(每秒数百万转移)为基础。
  • 内存带宽是可以通过CPU从内存中读取并存储数据的速率。内存带宽通常以GB/S(每秒千兆字节)进行测量。

通常,内存越快,处理器可以访问上述内存的速度越快。但是,实际的内存数据传输率通常由系统的CPU和 母板 配置。

磁盘

计算机系统的磁盘驱动器或驱动器是该系统"永久"存储数据的非易失性空间。与RAM不同,当计算机系统正确关闭时,此数据并没有(按设计)丢失。与RAM相比,这种内存形式相对较慢。也就是说,固态驱动器(SSD)的速度明显快于传统硬盘驱动器(HDD)。

像内存一样,磁盘空间的关键指标是其中有多少,通常以GB或TB(1 TB = 1024 GB)进行测量。从以上,我们知道1 GB可以包含约892本书。因此,1 TB可以包含1024·892 = 913,408平均大小的书籍,使用每个字符8位。如果我们想包括艺术品,图像和其他常见的书籍,我们可以使用平均Kindle电子书约为2.6 MB的事实,因此1 TB可以容纳:

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

如果我们认为阅读一本书需要一天,那么1 TB的磁盘空间可以提供约1104年的连续娱乐。请注意,上面使用的乘法"链"在下面的"转换因子"部分中解释。

与内存一样,磁盘速度也是一个重要因素。SSD的速度比大型文件传输的HDD快约50倍,而小文件(4 kb)转移的速度约为200倍(这可以在很大的差异 操作系统 速度和启动时间)。

网络

网络的主要度量是速度,通常以KBPS或MBPS测量。实际上,要快速测试您当前的网络速度,您可以使用Google的 测试您的互联网速度,其中一个示例如下:

从上方,我们看到下载速度约为772 Mbps或每秒的兆位。也就是说,平均每秒转移(下载)7.72亿位。请注意,SI前缀M指示100万(而不是1024^3≈107万,就像内存/磁盘一样)。如上所述,通常具有不对称下载和上传速度。这是因为与上传速度相比,很大一部分人对快速下载速度(视频流,互联网广播等)更感兴趣(发送电子邮件,发布社交媒体图像等)

请注意,跨给定路径的最大数据传输速率称为 带宽 并以Mbps测量。以上测试正在尝试测量网络的带宽。

您可能已经注意到,速度测试报告了20毫秒(毫秒)的延迟。延迟衡量您收到服务器响应的速度。响应时间较低对于实时应用程序(例如视频通话和在线游戏)很重要。

下面的转换因子部分提供了一个示例,说明如何计算以772 Mbps下载2.6 MB电子书所需的时间。

GPU

GPU或图形处理单元(通常是图形卡的一部分)主要用于图形渲染,但CPU可以利用GPU处理其某些处理,尤其是围绕图形处理,视频编辑和机器学习。GPU非常适合矩阵/向量操作, 并行处理。对于这种情况,您可以将GPU视为CPU的副词子组件。

GPU速度通常以MHz(每秒数百万个处理周期)进行测量,但与CPU不同,其他指标(例如帧速率和像素填充速率)适用。

转换因子

我们有时需要从一个单元转换为另一个单元。例如,用TB(TB)(TB)(TB)2250 MB(Megabytes)是什么?我们可以通过转换因子可靠地计算此类数量。

回忆起代数 ÿ · (X / ÿ) = XX · (ÿ / X) = ÿ。在第一种情况下,领导 ÿ 取消 ÿ 在分母中。同样,在第二种情况下,领导 X 取消 X 在分母中。相同的代数操作可以应用于单位。例如,如果我们想将1 cm转换为mm,我们可以将" CM"和" MM"视为代数数量,如下:

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

也就是说,领先的CM取消了分母中的CM,留下10毫米。相似地,

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

数量(10 mm / 1 cm)被称为转换因子,您可以根据需要"翻转"。例如:

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

创建转换因子所需的一切都是已知的平等。例如,如果1公顷= 2.47105英亩,则可以将3.5公顷的英亩转换为:如下:

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

同样,我们可以通过翻转转换因子来将6.649英亩的土地转换回公顷,如图所示:

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

考虑到这一点,以下列表可能与内存和磁盘容量转换有关:

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

使用上面的列表,我们可以回答原始问题,如下所示:

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

您还可以一起"链"转换因子,以一次倒下(唯一的左站立单位是我们想要的单位)进行相同的计算:

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

快速的网络搜索通常表明1 GB = 10亿字节,但这是不正确的,如图所示:

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

作为最后的例子,说我们想估计下载772 Mbps网络的2.6 MB电子书需要多长时间:

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

大约需要400毫秒(毫秒)才能眨眼。在那个时候,您可以使用772 Mbps网络下载大约14本Kindle电子书。

结论

考虑到计算机系统的"内存"和"速度"的合理方法是系统的核心组件:

  • 处理器
    • 关键指标是CPU时钟速度,通常以GHz测量。
    • 3.2 GHz处理器每秒执行32亿个说明(假设每执行一项指令)。
    • CPU可以利用GPU进行图形处理,视频编辑和机器学习等内容。
  • 记忆
    • 这是CPU用于其任务的主要内存。
    • 关键指标是内存大小,通常以GB(1 GB = 1024^3字节)测量
    • 这种类型的内存是通过设计波动的,当计算机正确关闭时,数据会丢失。
  • 磁盘
    • 关键度量是磁盘尺寸(或空间),通常以GB或TB测量。
    • 这种类型的内存是非设计的,当计算机正确关闭时,数据通常不会丢失。
  • 网络。
    • 关键指标是网络速度(数据传输速率),通常以GBPS(每秒千兆位)进行测量。
    • 通常,网络的速度越快,上传(数据输出)和下载速度越快。

转换因子是一种从一个单元转换为另一个单元的方便方法,包括内存和速度的计算机系统单位。

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