Understanding processor speed

Clock speed (GHz) ફક્ત સેકન્ડ દીઠ ticks ગણે છે, પણ processor ની સાચી speed cores, દરેક tick માં થતું કામ, cache અને generation પર પણ આધારે છે. એટલે એકલો ઊંચો GHz એટલે ઝડપી machine એવું નથી.

9 min read · 10 cards · 2 checks

Read in: English · हिन्दी · ગુજરાતી


Theory

3.2 વિરુદ્ધ 2.8 ની ગૂંચ

Chirag ના counter પર એક customer 2 laptop સરખાવી રહ્યો છે. "આના પર 3.2 GHz લખ્યું છે, પેલા પર 2.8 GHz. 3.2 વાળું ઝડપી જ હોય ને. તો 2.8 વાળું 4 હજાર મોંઘું કેમ?"

Chirag સવાલ તમારી તરફ સરકાવે છે, અને નજરથી ચેતવે છે: જે જવાબ સ્પષ્ટ દેખાય છે એ ખોટો છે.

ખરેખર ઝડપી machine 2.8 GHz વાળું છે. આ page પૂરું થતાં સુધીમાં તમે એ સાબિત કરી શકશો.

Theory

સેકન્ડ દીઠ ડગલાં વિરુદ્ધ ડગલા દીઠ અંતર

Clock speed સેકન્ડ દીઠ ડગલાં ગણે છે. પણ ઝડપ એટલે ડગલાં × દરેક ડગલે કપાતું અંતર. ટૂંકા પગવાળો માણસ 32 ઝડપી ડગલાં ભરે તો પણ 28 મોટાં ડગલાં ભરતા લાંબા પગવાળા સામે હારી શકે. Processors નું પણ એવું જ: આધુનિક chip દરેક tick માં જૂની chip કરતાં વધુ કામ પતાવે છે, એટલે એકલા ticks (એકલો GHz) કંઈ સાબિત કરતા નથી.

Theory

Clock speed ની ચોખ્ખી વ્યાખ્યા

દરેક processor ની અંદર એક clock ધબકે છે, અને દરેક ધબકારો (cycle) CPU ને પોતાનું કામ એક ડગલું આગળ વધારવા દે છે.

Clock speed = સેકન્ડ દીઠ cycles, જે hertz માં મપાય છે:

1 GHz = 1,00,00,00,000 cycles પ્રતિ સેકન્ડ (10⁹)

એટલે 3 GHz નું CPU સેકન્ડમાં 3 અબજ વાર ધબકે છે. GHz જે નથી કહેતો તે આ: દરેક tick માં કેટલું કામ થાય છે. એ chip ની design (એની generation) પર આધારે છે, અને બરાબર ત્યાં જ 2.8 GHz વાળું laptop જીતી જાય છે.

Theory

Cores: વધુ કારીગરો, વધુ ઝડપી નહીં

Core એટલે એક આખું processor. આધુનિક chips એક જ silicon ના ટુકડા પર અનેક cores બેસાડે છે:

  • Dual core = 2, quad core = 4, octa core = 8.

4 cores ખરેખર 4 કામ એકસાથે ચલાવી શકે: તમારો code compile થાય, સંગીત વાગે, download ચાલે, virus scan ચાલે. પણ એક શરત યાદ રાખો: વધુ cores ત્યારે જ કામ લાગે જ્યારે કામ વહેંચી શકાય. Octa-core પર પણ એક single-threaded program એક જ core પર ચાલે છે, બાકીના 7 નવરા બેસી રહે છે.

At a glance

ખરી દુનિયામાં speed ખરેખર શેનાથી નક્કી થાય

પરિબળએનો અર્થખરીદતી વખતે ઈશારો
Clock speed (GHz)સેકન્ડ દીઠ ticksફક્ત same-generation chips સરખાવો
Coresસમાંતર કારીગરોMultitasking, compiling, editing
Cycle દીઠ કામDesign ની કાર્યક્ષમતા (generation)નવી generation મોટે ભાગે જીતે
CacheChip પરની fast memoryમોટી cache, RAM ની રાહ ઓછી

Quiz

2020-generation નું 2.8 GHz processor ઘણી વાર 2013-generation ના 3.2 GHz processor કરતાં આગળ નીકળી જાય છે. મુખ્ય કારણ શું?

  1. નવી chip દરેક clock cycle માં વધુ કામ કરે છે
  2. નવી chips પર છપાયેલા GHz આંકડા જુદી રીતે મપાય છે
  3. જૂની chip નો GHz ઉંમર સાથે ઘટતો જાય છે
  4. નવી chip છૂપી રીતે વધારે GHz પર ચાલે છે
Show the answer

નવી chip દરેક clock cycle માં વધુ કામ કરે છે

Design ના સુધારાના લીધે આધુનિક core દરેક cycle માં વધુ instructions પૂરી કરે છે, એટલે ઓછા અને ધીમા ticks છતાં કુલ કામ વધુ થાય છે. Chips ઉંમર સાથે ધીમી પડતી નથી (option C એક જાણીતી ગેરમાન્યતા છે: ધીમું તો આસપાસનું software ભારે થતું જાય છે), અને GHz બધે એક જ રીતે મપાય છે.

Think first

Customer ની ગૂંચ ઉકેલો

હવે counter વાળા સવાલનો જવાબ professional ની જેમ આપો: ₹4,000 મોંઘા laptop માં 2.8 GHz છે (નવી generation, 8 cores); સસ્તા માં 3.2 GHz છે (જૂની generation, 4 cores). Customer ને 2 વાક્યમાં શું કહેશો?

Show the answer

"GHz ફક્ત સેકન્ડ દીઠ ticks ગણે છે; આ નવી chip દરેક tick માં વધુ કામ કરે છે અને cores પણ બમણા છે, એટલે આંકડો નાનો હોવા છતાં ખરા વપરાશમાં એ ઝડપી છે. 3.2 GHz વાળી design જૂની છે, અને જુદી generations ના GHz સરખાવવા એટલે જુદી લંબાઈના પગવાળા માણસોનાં ડગલાં ગણીને ઝડપ નક્કી કરવી." વેચાણ પણ સમજાવ્યું, marks પણ પાક્કા: આ જ તર્ક exam નો standard જવાબ છે.

Watch out

Marks ગુમાવવાની જાળ

"વધુ GHz = ઝડપી processor" એવું સીધું હકીકત તરીકે લખવું. Examiners હવે ખાસ આને પકડવા સવાલ કાઢે છે. હંમેશાં 2 શરતો ઉમેરો: same generation (cycle દીઠ કામ design પ્રમાણે બદલાય છે) અને workload પણ ગણાય (વધારાના cores ફક્ત વહેંચી શકાય એવા કામમાં મદદ કરે). અને phones ના CPU ને ઓછા GHz ના લીધે ધીમા ન લખતા: phone ની chips ઝડપના બદલામાં battery બચાવે છે.

Theory

આ વિચાર ફરી ક્યાં મળશે

Computing નો એક ઊંડો પાઠ તમે પહેલી વાર ચાખ્યો: એક આંકડો ભાગ્યે જ performance માપી શકે. આ જ વાત Big-O notation માં (algorithms, Sem 3), database query ની speed માં (BCA105), અને phone ના દરેક review ના benchmark chart માં પાછી મળશે. ટેવ આ પાડો: કોઈ એક જ speed નો આંકડો બોલે ત્યારે પૂછો, "શેના દીઠ?"

Summary

Key takeaways

  • Clock speed = સેકન્ડ દીઠ cycles; 1 GHz = 10⁹ ticks.
  • સાચી speed = સેકન્ડ દીઠ ticks × tick દીઠ કામ; બીજો અડધો ભાગ generation નક્કી કરે છે.
  • Cores એટલે સમાંતર કારીગરો: વહેંચી શકાય એવા કામમાં જોરદાર, બાકી નવરા.
  • Cache નું કદ RAM ની રાહ કાપીને ચૂપચાપ speed વધારે છે.
  • GHz ફક્ત same-generation processors વચ્ચે જ સરખાવો.
  • યાદ રાખવાની યુક્તિ: સેકન્ડ દીઠ ડગલાં વિરુદ્ધ ડગલા દીઠ અંતર.

Study this properly

This page is the lesson to read. In Gri-Learn the same topic is a graded deck: the self-checks are scored and your weak topics are tracked. Free to start.

Start this topic

Already have an account? Sign in

More from Basic Computer Architecture

Gri-Learn · syllabus-mapped B.C.A. lessons in English, Hindi and Gujarati