About / Advertise
Begreppet "hastighet" är ett av de mest lömska som finns i elektroniken. Det används på olika sätt, ofta opreciserat och stundtals felaktigt eller oegentligt. Och det säger sällan något om de verkligt intressanta prestanda hos den komponent eller det system som man syftar på.
En del av förvirringen kring begreppet hastighet får vi nog skylla på att det är en vardagsterm som skiftar betydelse efter sammanhanget och som vi friskt blandar med andra begrepp.
Vi är vana vid att bolla med varianter som toppfart, genomsnittsfart, restid och restid dörr-till-dörr. Och vi drar oss inte ens för att ange hastigheten indirekt genom att mäta avståndet i körtimmar och inte säger något om hur fort vi kör och om vi tar paus på vägen. Och ju snabbare det går, desto häftigare är det, och det statusfärgade synsättet smittar säkert av sig när vi talar om "hastighet" i elektronikens värld.
Dataflöde bättre än bandbredd
När det gäller hastighet inom elektronik är den relevanta faktorn i regel hur mycket information en signal överför via en kabel, systembuss eller någon annan länk.
Dataflöde är därför ett mer meningsfullt begrepp när det gäller digitalteknik. även den fysikaliska egenskapen bandbredd hör mer hemma i den verkliga, analoga världen. Där säger begreppet bandbredd något väsentligt, även när man syftar på det som är den övre gränsfrekvensen.
Trots det används ofta bandbredd synonymt med hastighet i digitalvärlden, fast det egentligen är dataflödet man menar. Det kärvar till sig riktigt när vi vill säga hur snabb en processor är. En 200 MHz-processor är snabbare än en 150 MHz-dito - eller? Det MHz-siffran egentligen säger är hur hög klockhastigheten är i det system som processorn ingår i.
Klockan är då inte en vardagsklocka som visar tiden, utan en oscillator som skickar ut en spänning med en noga hållen frekvens. Denna spänning kan vara ett pulståg, en sinusspänning, en sågtandsspänning eller något annat som andra kretsar kan trigga på eller räkna. Också här används ordet hastighet slarvigt. Det handlar naturligtvis inte alls om hastighet utan om frekvens.
Klockfrekvens uselt mått
Klockfrekvensen är egentligen ett uselt mått på hur snabb processorn är. Parametern är bara relevant när man jämför två identiskt uppbyggda processorer som arbetar vid olika klockfrekvenser.
En gammal processor som Intels 286 behövde 20 klockcykler för att addera två tal, medan en 486-processor eller Pentium klarar det under en enda klockcykel, det vill säga under den tid som går mellan två klockpulser. De flesta moderna processorer utför flera instruktioner under en klockcykel - de kallas för superskalära processorer.
Processortillverkarna bygger upp sina processorer på olika sätt - om inte annat för att patenten hindrar dem från att alltför ogenerat kopiera varandras idéer - och därför arbetar olika typer av processorer också olika snabbt vid en och samma klockfrekvens.
Alla mäter sig mot Intel
Dominanten Intel benämner sina processorer efter vilken klockfrekvens som de körs vid. I kraft av sin marknadsdominans kan Intel definiera vad som menas med en "233 MHz-processor", och det ger konkurrenter som AMD och Cyrix (National Semiconductor) problem vid marknadsföringen.
Deras processorer är ofta ett svar på Intels, och de konstrueras så att de får ungefär samma prestanda som en viss typ av Intel-processor. Eftersom de oftast släpps ut på marknaden några månader efter Intels har deras konstruktörer haft tid att konstruera en mer effektiv arkitektur för vissa typer av beräkningar. Därför har AMD, Cyrix, IBM och SGS-Thomson gjort en egen klassning för processorhastighet, P-klassningen.
Den talar om hur snabb en processor är jämfört med en Intelprocessor. En Cyrix 6x86MX PR200+ är ungefär lika snabb som en Intel Pentium 200 MMX, men Cyrix-processorn arbetar vid klockfrekvensen 150 MHz medan Intelprocessorn arbetar vid 200 MHz! Det är en lömsk klassning, eftersom den görs som en jämförelse mellan hur snabba kompletta datorer är på att köra vissa testprogram.
De flesta sådana testprogram är viktade så att de favoriserar heltalsoperationer, medan de mycket mer tidskrävande flyttalsoperationerna får lägre vikttal. Och flyttalsoperationer är legio när det gäller hantering av till exempel grafik.
Identiska kretsar får olika MHz
En annan fälla är att en processors klassning delvis är en fråga om hur olika identiska processorer klarar provningen efter tillverkningen. En 233 MHz-processor och en 200 MHz-processor av samma typ är oftast identiska. Det är kontrollmätningen efter tillverkningen som styr processorns klassificering. En 200 MHz-processor kanske skiljer sig från en 233 MHz-processor genom att den har en i tillverkarens ögon för liten marginal för att garanterat fungera bra vid 233 MHz.
Det här utnyttjar vissa klåfingriga individer till att överklocka processorerna, det vill säga att köra dem vid en högre klockfrekvens än vad tillverkaren har godkänt processorn för. Ofta går det bra, men om det var kretsens effektutveckling som avgjorde klassningen kan resultatet bli en stekt processor.
Processorn kan tvingas vänta
Klockhastigheten kanske bara kan utnyttjas fullt av själva processorn och inte av alla kringkretsarna. Exempelvis arbetar många minnen långsammare än processorn. Laddningstransporten i minnena tar en viss tid, och då måste processorn vänta under flera klockcykler på data.
Man talar om väntelägen, där vänteläget 0 innebär att processorn inte alls behöver vänta, medan vänteläget 1 innebär att processorn måste vänta en klockcykel, och vänteläget två två klockcykler. Motsvarande väntetid kallas för latens (latency). Minnenas "hastighet" anges i åtkomsttiden, vilket är den tid som det tar att hämta data ur minnet.
Det är tyvärr inte samma sak som den tid det tar att hämta data ur minnet upprepade gånger. Då talar man om cykeltiden, som är längre än åtkomsttiden. Det beror på att minnet måste återhämta sig mellan de upprepade hämtningarna.
Bitar och byte spökar
När det gäller att överföra signaler är dataflödet den väsentliga faktorn, och i digtialvärden mäts den i bit/s eller oftare i Mbit/s. Här finns det ett undantag, och det är dataflöden till och från massminnen som hårddiskar. Där mäter man istället i byte/s eller MB/s, eller med ett annat skrivsätt MByte/s.
En kommunikationslänk, till exempel en buss, utnyttjas ofta samtidigt av många signaler eller kanaler. Då är begreppet bandbredd åter relevant, eftersom det säger hur många signaler eller kanaler som länken kan hantera samtidigt. Tekniken att få in flera signaler samtidigt kallas för multiplexering, och den kan göras på flera sätt.
Signalerna kan sändas i olika frekvensband eller tilldelas vissa tidsintervall som alterneras cykliskt. En mer effektiv variant tilldelar signalerna intervall som varierar beroende på de aktuella dataflödena. Här är förstås "hastigheten" i varje kanal lägre än det totala dataflödet över länken. Dessutom kan dataflödet ha olika karaktär.
Ett dataflöde, burst mode, är det mycket snabba dataflöde man får genom att inte ta hänsyn till den tid adresseringen tar i de enheter som är ihopkopplade via en länk eller en buss. Det säger bara vilka fysiska prestanda som länken kan komma upp i under ideala omständigheter.
Det kontinuerliga dataflödet säger mer om verkligheten, eftersom det tar hänsyn till det system som bussen eller länken ingår i. Per Stymne Frilansjournalist
Ord och förkortningar
Bandbredd För digitalelektronik är bandbredd samma sak som dataflöde. Burst mode Dataflödet mellan två enheter, utan hänsyn tagen till den tid det tar att adressera data. Snabb dataöverföring som bara kan upprätthållas tillfälligt.
Cykeltid
Den tid det tar mellan åtkomster av upprepade hämtningar av data från ett minne. För till exempel DRAM är cykeltiden längre än åtkomsttiden.
Dataflöde
Anger hur många bits eller bytes som överförs från en enhet till en annan per sekund.
Flyttalsoperation
En operation som innefattar signalbehandling av decimaltal. är mycket mer tidskrävande för en processor än heltalsoperationer.
Hastighet
Vanligt men oegentligt uttryck för dataflöde.
Klocka
Oscillator som lämnar ifrån sig en spänning som andra enheter triggar på.
Klockfrekvens
Frekvensen på den signal som klockan sänder.
Klockhastighet
Samma som klockfrekvens.
Kontinuerligt dataflöde
Dataflödet mellan två enheter, med hänsyn tagen till den tid det tar att adressera data.
Latens
(Latency) Tidsfördröjning som beror på att en komponent, till exempel en processor, måste vänta på till exempel data. Beror på att olika komponenter i samma system är olika snabba. Se vänteläge.
Mbps
Megabit per sekund. Engelsk-amerikansk förkortning för Mbit/s.
MBps
Megabyte per sekund. Engelsk-amerikansk förkortning för MB/s. Används nästan bara för dataflöden till och från massminnen, som skivminnen.
Multiplexering
Teknik för att låta en eller flera signaler samsas om ett frekvensband, kanal eller länk.
Superskalär
Processorarkitektur där processorn kan utföra fler än en instruktion per klockcykel. Nästan alla nya processorer är superskalära.
Vänteläge
Det antal klockcykler under vilka en processor eller någon annan digitalkrets måste vänta på att utföra en instruktion. Beror på att olika komponenter i samma system är olika snabba. Se latency.
åtkomsttid
Den tid det tar att hämta data från ett minne. Se även cykeltid.
överklockning
Att driva en processor vid en högre frekvens än den som tillverkaren specificerar. PS
En del av förvirringen kring begreppet hastighet får vi nog skylla på att det är en vardagsterm som skiftar betydelse efter sammanhanget och som vi friskt blandar med andra begrepp.
Vi är vana vid att bolla med varianter som toppfart, genomsnittsfart, restid och restid dörr-till-dörr. Och vi drar oss inte ens för att ange hastigheten indirekt genom att mäta avståndet i körtimmar och inte säger något om hur fort vi kör och om vi tar paus på vägen. Och ju snabbare det går, desto häftigare är det, och det statusfärgade synsättet smittar säkert av sig när vi talar om "hastighet" i elektronikens värld.
Dataflöde bättre än bandbredd
När det gäller hastighet inom elektronik är den relevanta faktorn i regel hur mycket information en signal överför via en kabel, systembuss eller någon annan länk.
Dataflöde är därför ett mer meningsfullt begrepp när det gäller digitalteknik. även den fysikaliska egenskapen bandbredd hör mer hemma i den verkliga, analoga världen. Där säger begreppet bandbredd något väsentligt, även när man syftar på det som är den övre gränsfrekvensen.
Trots det används ofta bandbredd synonymt med hastighet i digitalvärlden, fast det egentligen är dataflödet man menar. Det kärvar till sig riktigt när vi vill säga hur snabb en processor är. En 200 MHz-processor är snabbare än en 150 MHz-dito - eller? Det MHz-siffran egentligen säger är hur hög klockhastigheten är i det system som processorn ingår i.
Klockan är då inte en vardagsklocka som visar tiden, utan en oscillator som skickar ut en spänning med en noga hållen frekvens. Denna spänning kan vara ett pulståg, en sinusspänning, en sågtandsspänning eller något annat som andra kretsar kan trigga på eller räkna. Också här används ordet hastighet slarvigt. Det handlar naturligtvis inte alls om hastighet utan om frekvens.
Klockfrekvens uselt mått
Klockfrekvensen är egentligen ett uselt mått på hur snabb processorn är. Parametern är bara relevant när man jämför två identiskt uppbyggda processorer som arbetar vid olika klockfrekvenser.
En gammal processor som Intels 286 behövde 20 klockcykler för att addera två tal, medan en 486-processor eller Pentium klarar det under en enda klockcykel, det vill säga under den tid som går mellan två klockpulser. De flesta moderna processorer utför flera instruktioner under en klockcykel - de kallas för superskalära processorer.
Processortillverkarna bygger upp sina processorer på olika sätt - om inte annat för att patenten hindrar dem från att alltför ogenerat kopiera varandras idéer - och därför arbetar olika typer av processorer också olika snabbt vid en och samma klockfrekvens.
Alla mäter sig mot Intel
Dominanten Intel benämner sina processorer efter vilken klockfrekvens som de körs vid. I kraft av sin marknadsdominans kan Intel definiera vad som menas med en "233 MHz-processor", och det ger konkurrenter som AMD och Cyrix (National Semiconductor) problem vid marknadsföringen.
Deras processorer är ofta ett svar på Intels, och de konstrueras så att de får ungefär samma prestanda som en viss typ av Intel-processor. Eftersom de oftast släpps ut på marknaden några månader efter Intels har deras konstruktörer haft tid att konstruera en mer effektiv arkitektur för vissa typer av beräkningar. Därför har AMD, Cyrix, IBM och SGS-Thomson gjort en egen klassning för processorhastighet, P-klassningen.
Den talar om hur snabb en processor är jämfört med en Intelprocessor. En Cyrix 6x86MX PR200+ är ungefär lika snabb som en Intel Pentium 200 MMX, men Cyrix-processorn arbetar vid klockfrekvensen 150 MHz medan Intelprocessorn arbetar vid 200 MHz! Det är en lömsk klassning, eftersom den görs som en jämförelse mellan hur snabba kompletta datorer är på att köra vissa testprogram.
De flesta sådana testprogram är viktade så att de favoriserar heltalsoperationer, medan de mycket mer tidskrävande flyttalsoperationerna får lägre vikttal. Och flyttalsoperationer är legio när det gäller hantering av till exempel grafik.
Identiska kretsar får olika MHz
En annan fälla är att en processors klassning delvis är en fråga om hur olika identiska processorer klarar provningen efter tillverkningen. En 233 MHz-processor och en 200 MHz-processor av samma typ är oftast identiska. Det är kontrollmätningen efter tillverkningen som styr processorns klassificering. En 200 MHz-processor kanske skiljer sig från en 233 MHz-processor genom att den har en i tillverkarens ögon för liten marginal för att garanterat fungera bra vid 233 MHz.
Det här utnyttjar vissa klåfingriga individer till att överklocka processorerna, det vill säga att köra dem vid en högre klockfrekvens än vad tillverkaren har godkänt processorn för. Ofta går det bra, men om det var kretsens effektutveckling som avgjorde klassningen kan resultatet bli en stekt processor.
Processorn kan tvingas vänta
Klockhastigheten kanske bara kan utnyttjas fullt av själva processorn och inte av alla kringkretsarna. Exempelvis arbetar många minnen långsammare än processorn. Laddningstransporten i minnena tar en viss tid, och då måste processorn vänta under flera klockcykler på data.
Man talar om väntelägen, där vänteläget 0 innebär att processorn inte alls behöver vänta, medan vänteläget 1 innebär att processorn måste vänta en klockcykel, och vänteläget två två klockcykler. Motsvarande väntetid kallas för latens (latency). Minnenas "hastighet" anges i åtkomsttiden, vilket är den tid som det tar att hämta data ur minnet.
Det är tyvärr inte samma sak som den tid det tar att hämta data ur minnet upprepade gånger. Då talar man om cykeltiden, som är längre än åtkomsttiden. Det beror på att minnet måste återhämta sig mellan de upprepade hämtningarna.
Bitar och byte spökar
När det gäller att överföra signaler är dataflödet den väsentliga faktorn, och i digtialvärden mäts den i bit/s eller oftare i Mbit/s. Här finns det ett undantag, och det är dataflöden till och från massminnen som hårddiskar. Där mäter man istället i byte/s eller MB/s, eller med ett annat skrivsätt MByte/s.
En kommunikationslänk, till exempel en buss, utnyttjas ofta samtidigt av många signaler eller kanaler. Då är begreppet bandbredd åter relevant, eftersom det säger hur många signaler eller kanaler som länken kan hantera samtidigt. Tekniken att få in flera signaler samtidigt kallas för multiplexering, och den kan göras på flera sätt.
Signalerna kan sändas i olika frekvensband eller tilldelas vissa tidsintervall som alterneras cykliskt. En mer effektiv variant tilldelar signalerna intervall som varierar beroende på de aktuella dataflödena. Här är förstås "hastigheten" i varje kanal lägre än det totala dataflödet över länken. Dessutom kan dataflödet ha olika karaktär.
Ett dataflöde, burst mode, är det mycket snabba dataflöde man får genom att inte ta hänsyn till den tid adresseringen tar i de enheter som är ihopkopplade via en länk eller en buss. Det säger bara vilka fysiska prestanda som länken kan komma upp i under ideala omständigheter.
Det kontinuerliga dataflödet säger mer om verkligheten, eftersom det tar hänsyn till det system som bussen eller länken ingår i. Per Stymne Frilansjournalist
Ord och förkortningar
Bandbredd För digitalelektronik är bandbredd samma sak som dataflöde. Burst mode Dataflödet mellan två enheter, utan hänsyn tagen till den tid det tar att adressera data. Snabb dataöverföring som bara kan upprätthållas tillfälligt.
Cykeltid
Den tid det tar mellan åtkomster av upprepade hämtningar av data från ett minne. För till exempel DRAM är cykeltiden längre än åtkomsttiden.
Dataflöde
Anger hur många bits eller bytes som överförs från en enhet till en annan per sekund.
Flyttalsoperation
En operation som innefattar signalbehandling av decimaltal. är mycket mer tidskrävande för en processor än heltalsoperationer.
Hastighet
Vanligt men oegentligt uttryck för dataflöde.
Klocka
Oscillator som lämnar ifrån sig en spänning som andra enheter triggar på.
Klockfrekvens
Frekvensen på den signal som klockan sänder.
Klockhastighet
Samma som klockfrekvens.
Kontinuerligt dataflöde
Dataflödet mellan två enheter, med hänsyn tagen till den tid det tar att adressera data.
Latens
(Latency) Tidsfördröjning som beror på att en komponent, till exempel en processor, måste vänta på till exempel data. Beror på att olika komponenter i samma system är olika snabba. Se vänteläge.
Mbps
Megabit per sekund. Engelsk-amerikansk förkortning för Mbit/s.
MBps
Megabyte per sekund. Engelsk-amerikansk förkortning för MB/s. Används nästan bara för dataflöden till och från massminnen, som skivminnen.
Multiplexering
Teknik för att låta en eller flera signaler samsas om ett frekvensband, kanal eller länk.
Superskalär
Processorarkitektur där processorn kan utföra fler än en instruktion per klockcykel. Nästan alla nya processorer är superskalära.
Vänteläge
Det antal klockcykler under vilka en processor eller någon annan digitalkrets måste vänta på att utföra en instruktion. Beror på att olika komponenter i samma system är olika snabba. Se latency.
åtkomsttid
Den tid det tar att hämta data från ett minne. Se även cykeltid.
överklockning
Att driva en processor vid en högre frekvens än den som tillverkaren specificerar. PS
