ما هي الذاكرة والسرعة المتعلقة بالكمبيوتر؟

مقدمة

المصطلحات "الذاكرة" و "السرعة" هما كلمتان مرتبطتان بالكمبيوتر يمكن أن تكون مربكة بشكل شرعي في أن كلا المصطلحين يمكن أن يشيروا بشكل صحيح إلى أشكال مختلفة من "الذاكرة" و "السرعة".لفهم هذه المصطلحات بشكل أفضل ، فإنه يساعد على النظر في المكونات الأساسية الثلاثة لأي نظام كمبيوتر:

• المعالج
• ذاكرة
• قرص

يستخدم المعالج ذاكرته (المتطايرة) ومساحة القرص (غير المتقلبة) للقيام بعملها.ونظرًا لأن الكمبيوتر لن يكون ممتعًا كثيرًا بدون اتصال بالإنترنت ، يمكننا إضافة "شبكة" إلى هذه القائمة أيضًا (مع تفاصيل أكثر قليلاً):

• المعالج (وحدة المعالجة المركزية/GPU)
• ذاكرة (الرامات "الذاكرة العشوائية في الهواتف والحواسيب/Dimm)
• القرص (HDD/SSD/USB)
• شبكة (إيثرنت/واي فاي)

في الواقع ، بالنسبة لنظام التشغيل Windows ، يمكنك الضغط على Ctrl + Shift + ESC لرؤية هذه المكونات الأساسية في العمل.علي سبيل المثال:

باختصار ، تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنظيم المكونات الأخرى وهي مسؤولة بشكل أساسي عن حقيقة:

• يتم استخدام 54 ٪ من الذاكرة.
• يتم استخدام 3 ٪ من القرص.
• 0 ٪ من الشبكة قيد الاستخدام حاليًا.
• يتم استخدام 4 ٪ من وحدة معالجة الرسومات.

وتناقش كل من هذه المكونات الأساسية بعد ذلك.

وحدة المعالجة المركزية

وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) ، هي "حصان العمل" لنظام الكمبيوتر.مثل هذا المعالج يمكن أن يحتوي على نوى متعددة.على سبيل المثال ، باستخدام Windows Resource Monitor (Win + R ، Resmon ، OK) ، نرى أن هذا المعالج معين يتكون من أربعة نوى (من 0 إلى 3):

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لوحدة المعالجة المركزية الاستفادة من قوة معالجة وحدة معالجة الرسومات ، خاصة بالنسبة لمعالجة الرسومات وتحرير الفيديو ومهام التعلم الآلي.المقياس الرئيسي الذي يتم من خلاله قياس وحدات المعالجة المركزية هو سرعة الساعة ، وعادة ما يكون في GHz.يمكن لوحدة المعالجة المركزية التي تعمل بسرعة 1 هرتز معالجة تعليمات واحدة في الثانية عمومًا.يمكنك التفكير في "التعليمات" كحساب بسيط نسبيًا ، مثل إضافة رقمين.يمكن لوحدة المعالجة المركزية التي تعمل عند 2.9 جيجاهرتز بمعالجة حوالي 2.9 مليار تعليمات في الثانية ، وهو أمر محير تمامًا.على سبيل المثال ، يحتوي كتابك المتوسط على حوالي 400 صفحة ، وبما أن كل صفحة تحتوي على حوالي 3000 حرف ، فإن كتابًا نموذجيًا يحتوي على حوالي 1.2 مليون حرف.إذا تمكنت وحدة المعالجة المركزية من معالجة حرف واحد لكل تعليمات ، فيمكن أن تقوم وحدة المعالجة المركزية 2.9 جيجاهرتز بمعالجة حوالي 2416 كتابًا في الثانية (755 رطلاً من الكتب المادية).

ذاكرة

الذاكرة أو RAM (ذاكرة الوصول العشوائي) هي المكان الذي تخزن فيه وحدة المعالجة المركزية نتائج حساباتها المختلفة (وكذلك البيانات الأخرى).هذا الشكل من الذاكرة متقلبة في الطبيعة مما يعني أنه عندما يتم إغلاق الكمبيوتر بشكل صحيح ، يتم فقد جميع البيانات حسب التصميم.المقياس الرئيسي للذاكرة هو مقدارها ، وعادة ما يتم قياسها بـ GB.1 غيغابايت يساوي 1024^3 بايت أو حوالي 1.07 مليار بايت (انظر قسم عامل التحويل أدناه).نظرًا لأن البايت يحتوي على 8 بتات (0 أو 1) ، يمكن أن يحتوي 1 جيجابايت من الذاكرة على ما يزيد قليلاً عن 8.5 مليار بت.يمكن أن تمثل 8 بتات 2^8 = 256 حرفًا ، أكثر من كافية لكتابك النموذجي.لذلك ، يمكن لـ 1 غيغابايت تخزين ما لا يقل عن (1.07 مليار حرف) / (1.2 مليون حرف لكل كتاب) = 892 كتابًا متوسط الحجم.

لاحظ أن سرعة الذاكرة هي أيضًا اعتبار مهم ، تقاس عادةً في MHz (ملايين الدورات في الثانية).بالنسبة لنظام التشغيل Windows ، سيبدأ الضغط على Ctrl + Shift + ESC مدير المهام ، والذي يوضح في هذه الحالة سرعة الذاكرة 1200 ميغاهيرتز:

بشكل عام ، تكون وسيلة أكثر دقة لقياس سرعة الذاكرة هي عن طريق معدل النقل وعرض النطاق الترددي:

• معدل النقل هو السرعة الفعلية التي يتم تسليمها بدلاً من تواتر الساعة (سرعة الساعة).عادة ما يتم قياس معدل النقل في MT/S (ملايين التحويلات في الثانية).
• عرض النطاق الترددي للذاكرة هو المعدل الذي يمكن من خلاله قراءة البيانات وتخزينها في الذاكرة عبر وحدة المعالجة المركزية.عادةً ما يتم قياس عرض النطاق الترددي للذاكرة بـ GB/S (Gigabytes في الثانية).

بشكل عام ، كلما كانت الذاكرة بشكل أسرع ، كلما كان المعالج أسرع يمكنه الوصول إلى الذاكرة المذكورة.ومع ذلك ، يتم تحديد معدل نقل بيانات الذاكرة الفعلي بشكل عام عن طريق وحدة المعالجة المركزية للنظام و اللوحة الأم إعدادات.

قرص

يعد محرك أقراص نظام الكمبيوتر أو محركات الأقراص هو المساحة غير المتطايرة التي يخزن فيها النظام "بشكل دائم" بياناته.على عكس RAM ، عندما يتم إيقاف نظام الكمبيوتر بشكل صحيح ، فإن هذه البيانات لا (حسب التصميم) ضائع.بالمقارنة مع ذاكرة الوصول العشوائي ، فإن هذا الشكل من الذاكرة بطيء نسبيًا.ومع ذلك ، فإن محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) أسرع بكثير من محركات الأقراص الصلبة التقليدية (HDD).

مثل الذاكرة ، فإن المقياس الرئيسي لمساحة القرص هو مقدار ما يتم قياسه ، عادةً ما يتم قياسه بـ GB أو TB (1 تيرابايت = 1024 جيجابايت).مما سبق ، نعلم أن 1 جيجابايت يمكن أن تحتوي على حوالي 892 كتابًا.لذلك ، يمكن أن يحتوي 1 تيرابايت على 1024 · 892 = 913،408 كتب متوسط الحجم باستخدام 8 بتات لكل حرف.إذا كنا نريد تضمين الأعمال الفنية والصور وعناصر الكتب الشائعة الأخرى ، فيمكننا استخدام حقيقة أن كتاب Kindle E-Book المتوسط حوالي 2.6 ميغابايت ، لذلك يمكن أن يحمل 1 تيرابايت حول:

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

إذا افترضنا أن الأمر يستغرق يومًا لقراءة كتاب ، فيمكن أن يوفر مساحة واحدة من مساحة القرص حوالي 1104 عامًا من الترفيه المستمر.لاحظ أن "السلسلة" المضاعفة المستخدمة أعلاه موضحة في قسم عامل التحويل أدناه.

وكما هو الحال مع الذاكرة ، فإن سرعة القرص هي أيضًا عاملة مهمة.SSD أسرع حوالي 50 مرة من HDD لنقل الملفات الكبيرة وأسرع حوالي 200 مرة لعملية نقل الملفات الصغيرة (4 كيلو بايت) (والتي يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا في نظام التشغيل أوقات السرعة والتمهيد).

شبكة الاتصال

المقياس الأساسي للشبكة هو السرعة ، وعادة ما يتم قياسها في KBPs أو MBPs.في الواقع ، لاختبار سرعة شبكتك الحالية ، يمكنك استخدام Google بسرعة اختبر سرعة الإنترنت الخاصة بكمثال يتبع:

من الأعلى ، نرى سرعة تنزيل تبلغ حوالي 772 ميغابت في الثانية أو ميغابت في الثانية.وهذا هو ، 772 مليون بت ، في المتوسط ، يتم نقلها (تنزيل) في الثانية.لاحظ أن بادئة SI تشير إلى مليون بالضبط (وليس 1024^3 ≈ 1.07 مليون كما هو الحال بالنسبة للذاكرة/القرص).من الشائع أن يكون لديك سرعات تنزيل وتحميل غير متماثل ، كما هو موضح أعلاه.وذلك لأن نسبة مئوية كبيرة من الأشخاص يهتمون أكثر بسرعات التنزيل السريع (تدفق الفيديو ، راديو الإنترنت ، إلخ) من سرعات التحميل (إرسال البريد الإلكتروني ، نشر صور الوسائط الاجتماعية ، إلخ)

لاحظ أن الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات عبر مسار معين عرض النطاق ويقاس في MBPs.يحاول الاختبار أعلاه قياس النطاق الترددي للشبكة.

ربما لاحظت أن اختبار السرعة أبلغ عن زمن انتقال 20 مللي ثانية (مللي ثانية).يقيس الكمون مدى سرعة تلقي استجابة من الخادم.تعد أوقات الاستجابة المنخفضة مهمة للتطبيقات في الوقت الفعلي ، مثل مكالمات الفيديو والألعاب عبر الإنترنت.

يقدم قسم عامل التحويل أدناه مثالاً على كيفية حساب الوقت اللازم لتنزيل كتاب إلكتروني 2.6 ميجابايت في 772 ميغابت في الثانية.

GPU

تستخدم وحدة معالجة الرسومات أو وحدة معالجة الرسومات ، وهي جزءًا من بطاقة الرسومات الخاصة بك عمومًا ، في المقام الأول لتقديم الرسومات ، لكن وحدة المعالجة المركزية يمكنها الاستفادة من وحدة معالجة الرسومات لمعالجة بعض معالجتها ، وخاصة حول معالجة الرسومات وتحرير الفيديو والتعلم الآلي.وحدات معالجة الرسومات ممتازة لعمليات المصفوفة/المتجهات و المعالجة المتوازية.لمثل هذه السيناريوهات ، يمكنك التفكير في وحدة معالجة الرسومات كمؤسسة فرعية خاضعة لوحدة المعالجة المركزية.

عادةً ما يتم قياس سرعة GPU بالـ MHz (ملايين دورات المعالجة في الثانية) ولكن على عكس وحدة المعالجة المركزية ، فإن المقاييس الأخرى مثل معدل الإطار ومعدل ملء البيكسل قابلة للتطبيق.

عوامل التحويل

نحتاج أحيانًا إلى التحويل من وحدة إلى أخرى.على سبيل المثال ، ما هو 2250 ميغابايت (Megabytes) من حيث TB (terabytes)؟يمكننا حساب هذه الكميات بشكل موثوق عبر عوامل التحويل.

تذكر من الجبر ذلك ذ · (x / ذ) = x و x · (ذ / x) = ذ.في الحالة الأولى ، الرائدة ذ يلغي ذ في المقام.وبالمثل ، في الحالة الثانية ، الرائدة x يلغي x في المقام.يمكن تطبيق هذا التلاعب الجبري نفسه على الوحدات.على سبيل المثال ، إذا أردنا تحويل 1 سم إلى مم ، فيمكننا علاج "CM" و "MM" ككميات جبرية ، على النحو التالي:

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

وهذا يعني أن CM الرائدة يلغي CM في المقام ، تاركًا 10 مم.بصورة مماثلة،

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

تُعرف الكمية (10 مم / 1 سم) كعامل تحويل ، والتي يمكنك "الوجه" حسب الحاجة.علي سبيل المثال:

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

كل ما هو مطلوب لإنشاء عامل تحويل هو مساواة معروفة.على سبيل المثال ، إذا كان 1 هكتار = 2.47105 فدان ، فيمكننا تحويل 3.5 هكتار إلى فدان ، على النحو التالي:

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

وبالمثل ، يمكننا تحويل 6.649 فدان إلى الهكتارات عن طريق التقليب عامل التحويل ، كما هو موضح:

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

مع وضع ذلك في الاعتبار ، قد تكون القائمة التالية مفيدة فيما يتعلق بتحويلات سعة الذاكرة والقرص:

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

باستخدام القائمة أعلاه ، يمكننا الإجابة على السؤال الأصلي على النحو التالي:

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

يمكنك أيضًا "عوامل تحويل السلسلة" معًا لإجراء نفس الحساب في ضربة واحدة (الوحدة الوحيدة المتبقية هي التي نريدها):

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

غالبًا ما يشير البحث السريع على الويب إلى أن 1 جيجابايت = 1 مليار بايت ولكن هذا غير صحيح ، كما هو موضح:

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

كمثال أخير ، قل أننا نود تقدير المدة التي سيستغرقها تنزيل كتاب إلكتروني 2.6 ميجابايت عبر شبكة 772 ميغابت في الثانية:

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

يستغرق حوالي 400 مللي ثانية (مللي ثانية) لتميض عينيك.في ذلك الوقت ، يمكنك تنزيل حوالي 14 كتابًا للكتاب الإلكتروني بشبكة 772 ميغابت في الثانية.

خاتمة

هناك طريقة معقولة للتفكير في "الذاكرة" و "السرعة" لنظام الكمبيوتر هي من حيث المكونات الأساسية للنظام:

• المعالج
  • المقياس الرئيسي هو سرعة ساعة وحدة المعالجة المركزية ، وعادة ما تقاس في GHz.
  • يقوم معالج 3.2 جيجاهرتز بتنفيذ 3.2 مليار تعليمات في الثانية (بافتراض تعليم واحد لكل تنفيذ).
  • يمكن لوحدة المعالجة المركزية الاستفادة من GPU لأشياء مثل معالجة الرسومات وتحرير الفيديو والتعلم الآلي.
• ذاكرة
  • هذه هي الذاكرة الرئيسية التي تستخدمها وحدة المعالجة المركزية لمهامها.
  • مقياس المفتاح هو حجم الذاكرة ، وعادة ما يتم قياسه بـ GB (1 غيغابايت = 1024^3 بايت)
  • هذا النوع من الذاكرة متقلبة حسب التصميم ، يتم فقدان البيانات عندما يتم إيقاف الكمبيوتر بشكل صحيح.
• قرص
  • المقياس الرئيسي هو حجم القرص (أو المساحة) ، وعادة ما يتم قياسه في GB أو TB.
  • هذا النوع من الذاكرة غير متقلبة حسب التصميم ، لا تضيع البيانات عمومًا عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر بشكل صحيح.
• شبكة.
  • المقياس الرئيسي هو سرعة الشبكة (معدل نقل البيانات) ، وعادة ما يتم قياسها في جيجابت في الثانية (جيجابت في الثانية).
  • بشكل عام ، كلما كانت الشبكة أسرع ، كلما زادت سرعة التحميل (البيانات) وتنزيل (بيانات في).

عوامل التحويل هي وسيلة مفيدة للتحويل من وحدة إلى أخرى ، بما في ذلك وحدات نظام الكمبيوتر من الذاكرة والسرعة.