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[电脑常识] CPU中的每一位进行一次计算需要多长时间?

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    发表于 2023-10-11 17:20:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
    问:CPU中的每一位进行一次计算需要多长时间?. H% `5 H  j, E0 ^4 X. p. ?

    : Q. K# l6 U" U$ s1 b答:CPU 的“时钟速率”通常是 CPU 中晶体管打开或关闭的速度,从这个意义上说,是“位”进行计算(或者从 1 切换到 0,反之亦然)所需的时间.) 现代 CPU 通常具有每秒释放数十亿次电脉冲的时钟。要进行比 1 和 0 之间切换更高级的计算,通常不需要太多时间,因为您可以同时执行多个切换步骤。
    , m/ T% m+ e/ x) A# s: {+ Z0 n
    ( ~% g; M' ?# k% ^4 z, m* N8 Q您可以构建比“真或假”(即单个晶体管)更高级的逻辑来执行“双输入一输出”逻辑运算符,评估 2^3–2 = 6 个可能的替代方案(通常称为 AND、OR、异或、与非、或非、异或非)。由此,您可以为任意数量的位构建加法电路,对添加的每个位对使用两个 AND、两个 XOR 和一个 OR。
    - |& H7 k) Y% D; }: L& o/ _+ Q& T6 i% T% J( h( T1 l! K+ x8 S# M
    这样的电路只需要一个时钟周期,因此,如果您以 1 GHz 运行,则需要 1 纳秒。实际上,该电路可能甚至更快,因为它仅受到通过逻辑门的传播延迟的限制,但实际上对结果执行某些操作往往必须与时钟协调,因为时钟会同步计算机的组件。! p! X8 r- B; t9 H3 \# ]3 |
    ( F, ?0 r; ]0 p0 y. Y+ S# }
    要获得逻辑门或全加器等的延迟时间,您可能可以查看这些特定产品的特定数据表(确切的延迟在一定程度上取决于所使用的材料等。)
    8 T' L0 _8 J0 D6 ^! u
    3 y% ]9 _3 V* q- Q问:SSD 什么时候才能像今天的内存一样快?9 p3 \" i5 ^/ L' A. L- Y
    5 C6 v/ |! n9 `2 C
    答:现代 SSD,特别是 NVMe(非易失性内存 Express)SSD,可以提供每秒几千兆字节 (GB/s) 的顺序读写速度。高端 SSD 的顺序读取速度可能超过 7 GB/s。1 q% l$ a! S9 S/ Y( e3 K
    " D8 D3 Y; z+ X* C
    就数据传输速度而言,这些现代 SSD 大致相当于甚至超过了过去常用的 DDR2 和 DDR3 RAM 的速度。DDR2 和 DDR3 RAM 的峰值传输速率通常在 800 MB/s 至 2,133 MB/s 范围内。
    # y  L. N8 q7 d. D7 ^! q1 `" N' E3 a
    与当代 SSD 相比,DDR5 RAM 预计将提供更高的数据传输速度。DDR5 RAM 的速度预计为 4800 MHz 至 8400 MHz 或更高,而当时的高端 SSD 的顺序读写速度为每秒几 GB (GB/s),通常高达 7 GB /s 甚至更高。
    7 Z6 j5 j! L% @$ R) ]4 o4 Y7 f2 c. W5 ?& w1 U2 i
    纯粹在数据传输速度方面实现与 DDR5 RAM 相当的 SSD 速度是一项复杂的挑战,并且取决于多种因素,包括技术进步、制造能力和市场需求。预测 SSD 何时能够达到与 DDR5 RAM 相同的数据传输速度的确切时间范围是推测性的,并且会受到各种变量的影响。) i% C8 Z3 G; D2 C* {

    ! H" s1 ^) \9 o: t虽然 SSD 技术不断进步,但要实现与 DDR5 RAM 相当的数据传输速度,可能需要 NAND 闪存技术、SSD 控制器和接口标准的重大发展。未来几代 SSD 的速度可能会接近 DDR5,但确切的时间表很难预测。
    ) L  T6 @! k& d# i, z8 n: j, x' m) }
    & t6 @- |" S+ ^4 C( u4 L% P3 M问:当计算机需要更多随机存取存储器 (RAM) 时,是什么导致计算机死机?
    ! D4 M" j2 H, K" \' K9 r% [( S; T) N* m$ d2 w( |9 H
    答:当计算机由于缺乏可用的随机存取存储器 (RAM) 而死机或变得无响应时,通常是由于操作系统和正在运行的应用程序需要比物理可用内存更多的 RAM。这种情况可能会导致通常所说的“内存耗尽”或“内存不足”情况。4 n% W7 I5 B$ J4 T% |8 _* i, t
    7 J$ E3 I/ |' t
    可能的解决方案:要解决此问题,您可以:1 X& o' @* P) P8 b( y5 u# d
    ; b' [+ q6 l9 Z
    添加更多 RAM:升级计算机的 RAM 可以为运行应用程序提供更多内存,从而减少频繁交换的需要。
    , M0 c/ B8 K7 Y关闭不必要的应用程序:关闭未使用或资源密集型应用程序可以释放 RAM。7 `+ M3 e( b3 y8 E5 ~1 B  [* l
    优化软件:某些软件可能存在内存泄漏或优化不佳,导致 RAM 使用过多。保持软件最新会有所帮助。& _* {* G+ K) Z4 U/ g( F* \
    调整虚拟内存设置:您可以调整操作系统中的虚拟内存设置,为页面文件或交换空间分配更多空间,但这可能只能提供暂时的缓解。, |, _1 t' p( A1 Z
    $ O* n9 I& m) p5 N
    问:为什么 USB 驱动器不如 SSD 更快?
    ' j* E0 K0 h2 C0 F( U' g4 @* {" [1 M7 }, g" v  t8 A
    答:有一个简单的解释:USB 闪存盘已经存在很长时间了,而 SSD 驱动器还很年轻。这就是为什么许多人过多地将新技术与旧技术进行比较。如果您购买支持最新技术的新 USB 记忆棒,它的性能也会一样好。最终,它们是相同的存储芯片。
    $ f. s' \" }0 O" e9 J$ A( a- i1 A( l1 @
    问题是廉价的 USB 记忆棒仍然有很多旧技术可供出售,和/或许多人将已经在抽屉里放了 10 年的旧 USB 记忆棒与新的 SSD 驱动器进行比较。  Q* x' ]  e3 v( N

    7 X+ {8 Z! u7 H9 U
    龙能大能小,能升能隐;大则兴云吐雾,小则隐介藏形;升则飞腾于宇宙之间,隐则潜伏于波涛之内。方今春深,龙乘时变化,犹人得志而纵横四海。龙之为物,可比世之英雄。
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