Qu'est-ce que la mémoire et la vitesse liées à l'ordinateur?

Introduction

Les termes «mémoire» et «vitesse» sont deux mots liés à l'ordinateur qui peuvent être légitimement déroutants en ce que les deux termes peuvent se référer correctement à différentes formes de «mémoire» et de «vitesse».Pour mieux comprendre ces termes, il est utile de considérer les trois composants essentiels de tout système informatique:

• Processeur
• Mémoire
• Disque

Le processeur utilise sa mémoire (volatile) et son espace disque (non volatile) pour faire son travail.Et comme un ordinateur ne serait pas très amusant sans une connexion à Internet, nous pouvons également ajouter du "réseau" à cette liste (avec un peu plus de détails entrelacés):

• Processeur (CPU/GPU)
• Mémoire (RAM/Carreau)
• Disque (Disque dur/SSD/USB)
• Réseau (Ethernet/Wifi)

En fait, pour Windows, vous pouvez appuyer sur Ctrl + Shift + ESC pour voir ces composants principaux en action.Par example:

En un mot, le processeur orchestre les autres composants et est essentiellement responsable du fait que:

• 54% de la mémoire est utilisée.
• 3% du disque est utilisé.
• 0% du réseau est actuellement utilisé.
• 4% du GPU est utilisé.

Chacun de ces composants principaux est discuté ensuite.

CPU

Le processeur (unité centrale de traitement), est le "cheval de travail" d'un système informatique.Un tel processeur peut contenir plusieurs cœurs.Par exemple, en utilisant le moniteur de ressources Windows (Win + R, Resmon, OK), nous voyons que ce processeur particulier est composé de quatre cœurs (0 à 3):

De plus, le CPU peut tirer parti de la puissance de traitement du GPU, en particulier pour le traitement graphique, l'édition vidéo et les tâches d'apprentissage automatique.La métrique clé par laquelle les processeurs sont mesurés sont la vitesse de l'horloge, généralement en GHz.Un processeur exécutant à 1 Hz peut généralement traiter une instruction par seconde.Vous pouvez considérer une "instruction" comme un calcul relativement simple, comme l'ajout de deux nombres.Un processeur exécutant à 2,9 GHz peut traiter environ 2,9 milliards d'instructions par seconde, ce qui est assez ahurissant.Par exemple, votre livre moyen contient environ 400 pages et comme chaque page contient environ 3000 caractères, un livre typique contient environ 1,2 million de caractères.Si le CPU peut traiter un caractère par instruction, un processeur de 2,9 GHz pourrait traiter environ 2416 livres par seconde (755 livres de livres physiques).

Mémoire

Mémoire ou RAM (mémoire d'accès aléatoire) est l'endroit où le CPU stocke les résultats de ses différents calculs (ainsi que d'autres données).Cette forme de mémoire est de nature volatile, ce qui signifie que lorsque l'ordinateur est correctement arrêté, toutes les données sont perdues par conception.La métrique clé pour la mémoire est la quantité de celui-ci, généralement mesurée en GB.1 Go est égal à 1024 ^ 3 octets ou environ 1,07 milliard d'octets (voir la section du facteur de conversion ci-dessous).Étant donné qu'un octet contient 8 bits (0 ou 1), 1 Go de mémoire peut contenir un peu plus de 8,5 milliards de bits.8 bits peuvent représenter 2 ^ 8 = 256 caractères, plus que suffisant pour votre livre typique.Par conséquent, 1 Go peut stocker au moins (1,07 milliard de caractères) / (1,2 million de caractères par livre) = 892 livres de taille moyenne.

Notez que la vitesse de la mémoire est également une considération importante, généralement mesurée en MHz (millions de cycles par seconde).Pour Windows, appuyer sur Ctrl + Shift + ESC démarrera le gestionnaire de tâches, ce qui dans ce cas montre que la vitesse de mémoire est de 1200 MHz:

Généralement, un moyen plus précis de mesurer la vitesse de la mémoire est via le taux de transfert et la bande passante:

• Le taux de transfert est la vitesse livrée réelle par opposition à la fréquence de l'horloge (vitesse d'horloge).Le taux de transfert est généralement mesuré en MT / S (millions de transferts par seconde).
• La bande passante de mémoire est la vitesse à laquelle les données peuvent être lues et stockées en mémoire via le CPU.La bande passante de la mémoire est généralement mesurée en GB / s (gigaoctets par seconde).

En général, plus la mémoire est rapide, plus le processeur peut accéder rapidement à ladite mémoire.Cependant, le taux de transfert de données de mémoire réel est généralement déterminé par le processeur du système et carte mère configuration.

Disque

Le disque ou les lecteurs de disque d'un système informatique sont l'espace non volatile dans lequel le système stocke "définitivement" ses données.Contrairement à la RAM, lorsque le système informatique est correctement arrêté, ces données ne sont pas (par conception) perdus.Par rapport à la RAM, cette forme de mémoire est relativement lente.Cela dit, les disques à l'état solide (SSD) sont nettement plus rapides que les disques durs traditionnels (disque dur).

Comme la mémoire, la métrique clé pour l'espace disque est la quantité de celui-ci, généralement mesurée en GB ou en TB (1 To = 1024 Go).D'après ce qui précède, nous savons que 1 Go peut contenir environ 892 livres.Par conséquent, 1 To peut contenir 1024 · 892 = 913 408 livres de taille moyenne en utilisant 8 bits par caractère.Si nous voulons inclure des illustrations, des images et d'autres éléments de livre commun, nous pouvons utiliser le fait que le livre électronique moyen Kindle est d'environ 2,6 Mo, donc 1 To peut contenir:

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

Si nous supposons qu'il faut une journée pour lire un livre, alors 1 To d'espace disque peut fournir environ 1104 ans de divertissement continu.Notez que la «chaîne» multiplicative utilisée ci-dessus est expliquée dans la section Facteur de conversion ci-dessous.

Et comme avec la mémoire, la vitesse du disque est également un facteur important.Un SSD est environ 50 fois plus rapide qu'un HDD pour les transferts de fichiers grands et environ 200 fois plus rapides pour les petits transferts de fichiers (4 kb) (ce qui peut faire une grande différence dans OS vitesse et temps de démarrage).

Réseau

La métrique principale pour un réseau est la vitesse, généralement mesurée en KBPS ou MBPS.En fait, pour tester rapidement votre vitesse de réseau actuelle, vous pouvez utiliser Google Testez votre vitesse Internet, dont un exemple suit:

D'en haut, nous voyons une vitesse de téléchargement d'environ 772 Mbps ou Megabits par seconde.Autrement dit, 772 millions de bits sont en moyenne transférés (téléchargés) par seconde.Notez que le préfixe SI M indique exactement 1 million (et non 1024 ^ 3 ≈ 1,07 million comme c'est le cas pour la mémoire / disque).Il est courant d'avoir des vitesses de téléchargement et de téléchargement asymétriques, comme on le voit ci-dessus.En effet

Notez que le taux maximal de transfert de données sur un chemin donné est appelé bande passante et est mesuré en MBPS.Le test ci-dessus tente de mesurer la bande passante du réseau.

Vous avez peut-être remarqué que le test de vitesse a signalé une latence de 20 ms (millisecondes).La latence mesure la rapidité avec laquelle vous recevez une réponse du serveur.Les temps de réponse faibles sont importants pour les applications en temps réel, comme les appels vidéo et les jeux en ligne.

La section Facteur de conversion ci-dessous fournit un exemple de la façon de calculer le temps nécessaire pour télécharger un livre électronique de 2,6 Mo à 772 Mbps.

GPU

Le GPU ou l'unité de traitement graphique, faisant généralement partie de votre carte graphique, est principalement utilisé pour le rendu graphique, mais le CPU peut tirer parti du GPU pour gérer une partie de son traitement, en particulier autour du traitement graphique, de l'édition vidéo et de l'apprentissage automatique.Les GPU sont excellents pour les opérations matricielles / vectorielles et traitement parallèle.Pour de tels scénarios, vous pouvez considérer le GPU comme un sous-composant subalterne du CPU.

La vitesse du GPU est généralement mesurée en MHz (millions de cycles de traitement par seconde), mais contrairement à un CPU, d'autres mesures telles que la fréquence d'images et le taux de remplissage des pixels sont applicables.

Facteurs de conversion

Nous devons parfois nous convertir d'une unité à une autre.Par exemple, qu'est-ce que 2250 Mo (mégaoctets) en termes de tuberculose (téraoctets)?Nous pouvons calculer de manière fiable ces quantités via des facteurs de conversion.

Rappelez-vous de l'algèbre que y · (X / y) = X et X · (y / X) = y.Dans le premier cas, le leader y annule le y dans le dénominateur.De même, dans le deuxième cas, la tête X annule le X dans le dénominateur.Cette même manipulation algébrique peut être appliquée aux unités.Par exemple, si nous voulions convertir 1 cm en MM, nous pouvons traiter "CM" et "MM" comme quantités algébriques, comme suit:

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

Autrement dit, le CM leader annule le CM dans le dénominateur, laissant 10 mm.De la même manière,

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

La quantité (10 mm / 1 cm) est connue comme un facteur de conversion, que vous pouvez "retourner" au besoin.Par example:

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

Tout ce qui est nécessaire pour créer un facteur de conversion est une égalité connue.Par exemple, si 1 hectare = 2,47105 acres, alors nous pouvons convertir 3,5 hectares en acres, comme suit:

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

De même, nous pouvons convertir 6,649 acres en hectares en renversant le facteur de conversion, comme indiqué:

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

Dans cet esprit, la liste suivante peut être utile en ce qui concerne les conversions de la capacité de la mémoire et du disque:

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

En utilisant la liste ci-dessus, nous pouvons répondre à la question d'origine comme suit:

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

Vous pouvez également "chaîner" des facteurs de conversion ensemble pour effectuer le même calcul en un seul coup (la seule unité à gauche est celle que nous voulons):

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

Une recherche sur le Web rapide indique souvent que 1 Go = 1 milliard d'octets mais ce n'est pas correct, comme indiqué:

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

Comme dernier exemple, disons que nous aimerions estimer combien de temps il faudrait pour télécharger un livre électronique de 2,6 Mo sur un réseau 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

Il faut environ 400 ms (millisecondes) pour clignoter votre œil.Pendant ce temps, vous pouvez télécharger environ 14 livres électroniques Kindle avec un réseau de 772 Mbps.

Conclusion

Un moyen raisonnable de penser à la «mémoire» et à la «vitesse» d'un système informatique est en termes de composants principaux du système:

• Processeur
  • La métrique clé est la vitesse d'horloge du processeur, généralement mesurée en GHz.
  • Un processeur 3,2 GHz exécute 3,2 milliards d'instructions par seconde (en supposant une instruction par exécution).
  • Le CPU peut tirer parti du GPU pour des choses telles que le traitement graphique, l'édition vidéo et l'apprentissage automatique.
• Mémoire
  • C'est la mémoire principale utilisée par le CPU pour ses tâches.
  • La métrique clé est la taille de la mémoire, généralement mesurée en GB (1 Go = 1024 ^ 3 octets)
  • Ce type de mémoire est volatile par conception, les données sont perdues lorsque l'ordinateur est correctement arrêté.
• Disque
  • La métrique clé est la taille (ou l'espace) du disque, généralement mesurée en GB ou en tuberculose.
  • Ce type de mémoire n'est pas volatile par conception, les données ne sont généralement pas perdues lorsque l'ordinateur est correctement arrêté.
• Réseau.
  • La métrique clé est la vitesse du réseau (taux de transfert de données), généralement mesurée en GBP (gigabits par seconde).
  • En général, plus le réseau est rapide, plus les vitesses de téléchargement (données) et de téléchargement (données dans) sont rapidement.

Les facteurs de conversion sont un moyen pratique de convertir d'une unité à une autre, y compris des unités de système informatique de mémoire et de vitesse.