أثر اقتناء معالج سريع مع ذاكرة كاش كبيرة الحجم

• ذات صلة
• ماذا يعني كسر سرعة المعالج ؟
• كيف امسح ذاكرة التخزين المؤقت

سرعة المعالج

تُعد سرعة معالج الكمبيوتر Computer Processor Speed أو كما تُسمى سرعة وحدة المعالجة المركزية CPU speed، أحد أهم العناصر التي ينبغي أن تراعيها إذا أردت أن تقارن أجهزة الكمبيوتر مع بعضها، ويشار غالبًا إلى وحدة المعالجة المركزية CPU على أنها دماغ جهاز الكمبيوتر، ولهذا، من المهم أن تتأكد من أنها تعمل بالطريقة الصحيحة من إجل المحافظة على جهاز الكمبيوتر الخاص بكَ وعلى وظائفه.

تُحدد سرعة ساعة معالج الكمبيوتر Processor Clock Speed مدى سرعة وحدة المعالجة المركزية في استرجاع التعليمات وترجمتها، الأمر الذي يساعد حاسوبكَ على إكمال المزيد من المهام من خلال إنجازها بطريقة أسرع، وتُقاس سرعات ساعة المعالج بالجيجاهرتز GHz، مع رقم أعلى يعادل سرعة الساعة العليا، وتعني السرعات الأعلى للساعة بأنك ستلاحظ أن المهام المطلوبة من وحدة المعالجة المركزية الخاصة بجهاز الكمبيوتر قد اكتملت بطريقة أسرع مما يجعل استخدامك للكمبيوتر أسلس، كما وسيقل الوقت الذي ستنتظره للتفاعل مع تطبيقاتك وبرامجك المفضلة.^[١]

فعندما ترى سرعة المعالج في بالجيجاهرتز، فإنه يشير إلى سرعة الساعة الداخلية للمعالج، ففي كل مرة تدق فيها الساعة في حاسوبكَ، سيكون بإمكان المعالج تنفيذ التعليمات أو قراءة البيانات وكتابتها، ويحتوي معالج 3.0 جيغاهرتز على 3 مليارات فرصة في الثانية للقيام بأمر ما، في حين أن معالج الـ 3.6 جيغاهرتز لديه 3.6 مليارات فرصة أكثر، مما يجعله أسرع بنسبة 20 بالمائة تقريبًا.^[٢]

أهمية أن يكون المعالج سريع

يجب أن تعلم أنه كلما زاد عدد الدورات التي تستطيع وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر CPU إكمالها في الثانية، ستزداد معها سرعة معالجة البيانات، وكلما زادت سرعة معالجة البيانات، ستزداد سرعة إكمال الكمبيوتر للمهمة، وهذا يعني أن جهاز الكمبيوتر الذي يتميز بسرعة معالج سريعة، يمكنه إتمام المزيد من المهام في نفس الفترة الزمنية مقارنةً بجهاز كمبيوتر مزود بمعالج بطيء، بالإضافة إلى أن المعالج السريع يمكنه تشغيل المزيد من التطبيقات في نفس الوقت.

توجد بعض التطبيقات التي تضيف عبئًا على المعالج، مما يعني أنّها تتطلب قدرًا كبيرًا من البيانات لمعالجتها لكي تعمل، وتتأثر سرعة المعالج بعدة عوامل، منها: حجم الدائرة الكهربائية Circuit Size، حجم الدائرة الكهربائية المدمجة Die Size، حجم الذاكرة المخبأة المؤقتة Cache Size، كفاءة مجموعة التعليمات ومتغيرات التصنيع.

كذلكَ توجد بعض أجهزة الكمبيوتر التي تتميز بسرعة معالجة بيانات أكبر، وذلك من خلال وجود معالِجات متعددة Multiple Processors، أي أن المعالجين يُتمّان مهمة معالج واحد، مما يزيد من سرعة معالجة البيانات، وقد يفترض بعض الأشخاص أن المعالج الأسرع يكون دائمًا أفضل، لكن هذا الأمر ليس بالضرورة أن يكون صحيحًا؛ وذلك لأنّ الطلبات التي يجريها معظم الأشخاص من خلال استخدامهم للتطبيقات لن تتجاوز سرعة معالج 2 جيجاهرتز، وهذا يعني أنه حتى إذا زاد المستخدم سرعة معالج الكمبيوتر، فمن المحتمل ألا يلاحظ اختلافًا كبيرًا في الأداء؛ لأنّه لا يطلب من الكمبيوتر معالجة معلومات أكثر مما كان عليه قبل الزيادة.^[٣]

أهمية أن تكون ذاكرة الكاش كبيرة الحجم Cache Memory

تُعد الذاكرة المخبأة المؤقتة Cache Memory مقدار صغير من الذاكرة التي هي جزء من وحدة المعالجة المركزية CPU التي تعدّ أقرب إلى وحدة المعالجة المركزية من ذاكرة الوصول العشوائي RAM، وتُستخدم للاحتفاظ مؤقتًا بالتعليمات والبيانات التي من المحتمل أن تُعيد وحدة المعالجة المركزية استخدامها.

تُفحص وحدة التحكم في وحدة المعالجة المركزية الذاكرة المخبأة المؤقتة تلقائيًا للحصول على الإرشادات قبل طلب البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي، الأمر الذي يضمن استحضار التعليمات والبيانات تكرارً من ذاكرة الوصول العشوائي؛ وهي عملية بطيئة نسبيًا، وقد تجعل وحدة المعالجة المركزية في حالة انتظار، وتستغرق عمليات النقل من وإلى الذاكرة المخبأة المؤقتة وقتًا أقل من عمليات النقل من وإلى ذاكرة الوصول العشوائي، وكلما زاد حجم الذاكرة المخبأة المؤقتة، سيكون بالإمكان تخزين المزيد من البيانات بالقرب من وحدة المعالجة المركزية، وتحتوي الذاكرة المخبأة المؤقتة على ثلاثة مستويات Levels وهم:^[٤]

• المستوى الأول L1: ويكون هذا المستوى عادة جزءًا من شريحة وحدة المعالجة المركزية نفسها، وهو المستوى الأصغر والأسرع في الوصول، وغالبًا ما يقتصر حجمه بين 8 كيلوبايت و64 كيلوبايت.
• المستويان الثاني والثالث L2 and L3: إن مستويات الذاكرة المخبأة المؤقتة الثاني والثالث L2 وL3 هما أكبر من المستوى الأول L1، وذلك لأنهما يحتويان على مخابئ ذاكرة إضافية موجودة بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي، وفي بعض الأحيان يوضع المستوى الثاني L2 في وحدة المعالجة المركزية مع المستوى الأول L1، وتستغرق الذاكرة المخبأة المؤقتة L2 وL3 وقتًا أطول قليلاً للوصول إلى المستوى الأول، وكلما زادت مساحة الذاكرة في L2 وL3، ستزداد سرعة تشغيل الكمبيوتر.

مَعْلُومَة

كشفت شركة Cerebras عن معالج WSE الذي يُعد أكبر وأسرع معالج لجهاز كومبيوتر في العالم، يحتوي هذا المعالج العملاق على 1.2 تريليون ترانزستور، ويبلغ حجمه 46,225 مليمترًا مربعًا وهو مُكوّن من رقاقة السليكون Silicon Wafer التي تحتوي على 400,000 نواة حساب مصممة لدعم الذكاء الاصطناعي AI-optimized، ودون الذاكرة المخبأة المؤقتة Cache، ودون غلاف علوي Overhead، بالإضافة إلى 18 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة SRAM ذات الخواص الموزعة والسريعة، كمستوى وحيد من ذاكرة التسلسل الهرمي.

وبالمقارنة، فإن أكبر وحدة معالجة رسومات GPU هي من صنع شركة NVIDIA التي يبلغ حجمها 815 مليمترًا مربعًا، وتتكون من 21.1 مليار ترانزستور، وبحسابات بسيطة، فإنّ معالج Cerebras WSE أكبر من معالج NVIDIA بـ56.7 مرة، يتميز معالج Cerebras WSE بعرض نطاق ترددي للذاكرة يبلغ 9 بيتابايت في الثانية، بمعنى آخر، إنّ أكبر معالج في العالم يمتلك ذاكرة عالية السرعة تزيد على 3,000 مرة، وذاكرة نطاق ترددي أكبر بمقدار 10,000 مرة عن معالج NVIDIA.^[٥]

المراجع

1. ↑ Sophie Sirois (18-12-2018), "What is Processor Speed and Why Does It Matter?"، hp, Retrieved 29-7-2020. Edited.
2. ↑ Steve Lander, "How to Choose Processor Speed"، smallbusiness, Retrieved 29-7-2020. Edited.
3. ↑ Wanda Thibodeaux (19-9-2018), "Definition of Processor Speed"، techwalla, Retrieved 29-7-2020. Edited.
4. ↑ "CPU and memory", bbc, Retrieved 29-7-2020. Edited.
5. ↑ Alap Naik Desai (19-8-2019), "Largest Processor Ever Built Packs 1.2 Trillion Transistors, Leaves Top-End Intel And AMD CPUs and GPUs Behind"، appuals, Retrieved 29-7-2020. Edited.