计算机的计算单位

news2024/10/7 6:45:04

文章目录

前言
一、容量单位
二、速度单位
- 1.网络速度
- 2.CPU频率
总结

前言

今天给大家介绍计算机的计算单位，分为两个板块：容量单位、速度单位。

一、容量单位

对于容量单位，大家在日常生活中应该都有所了解，比如说 768M 的光盘、4G 的内存、2T 的硬盘等这些常见的容量名称。

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接下来我们就来了解这里面的容量单位各自表达什么意思，它们之间又是怎么样进行换算的。为了了解容量单位，我们先来看下早期的计算机是怎么样存储信息的，特点如下：

在物理层面，高低电平记录信息
理论上只认识0/1两种状态（0表示低电平，1表示高电平），0/1称为bit（比特位)
0/1能够表示的内容太少了，需要更大的容量表示方法

因此催生出了字节（Byte）这个概念，1Byte=8bits。使用字节来表示计算机的容量，这个方式保持了一段时间。在早期，内存和硬盘都不大，所以那时候字节还是相当有用处。

但是随着计算机的发展，存储器的容量越来越大，这个时候用字节来表示就很麻烦，比如一个大容量的硬盘用字节表示，就会像这种方式：1000000000000Bytes，这种表示方法显然很冗长，且难以记忆。

因此就催生出了越来越多更高的容量单位，如下图所示，是目前常见的容量表示单位：

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从早期的比特位(b)，到字节(B)，再到后面的千字节(KB)、兆字节(MB)、吉字节(GB)、太字节(TB)等。这里面的换算关系是：1B=8b（1字节等于8比特），到千字节(KB)就是 1KB=1024B，以及之后的所有换算都是1024倍，也就是2的10次方。

在上表里面，我们也可以看到常用的设备对应的都是哪些计量单位，比如：比特位通常用于门电路、千字节(KB)用于寄存器、兆字节(MB)用于高速缓存、吉字节(GB)用于内存/硬盘。对于PB和EB，大家接触的比较少，一般都是用于云硬盘和数据仓库。

了解了它们之间的换算关系和使用场景之后，给大家出个习题：1G内存，可以存储多少字节的数据？可以存储多少比特数据？
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答案是：1G = 1024^3Bytes = 1024^3*8bits

再给大家出个问题：为什么网上买的移动硬盘500G，格式化之后就只剩465G了？

这是因为硬盘商一般用10进位标记容量，即他们的计量单位是以满1000进一个单位的，也就是说，他们换算的时候是1G=1000MB，而不是1024MB。500G换算成字节就是500*1000^3，而计算机则是按照真实容量换算标准将字节换算成GB，也就是刚才的总字节数要除以1024的三次方，算出来结果约等于465GB。

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这种情况不仅仅发生在硬盘，移动U盘也是如此。那么为什么这些厂商要用1000进位而不是1024进位计算呢？其实厂商们不是要骗人，只是因为制造硬盘的时候，有一个这样的指标，就是硬盘的扇区，在记录这个扇区容量的时候，使用人类容易理解的十进制位更加容易去沟通和协商。所以硬盘厂商一般都是用10进位来标记容量的。

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平时我们在生活中也经常会见到一些网络运营商的宣传，比如百兆带宽、千兆带宽等

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那么这里面的兆是不是容量单位呢？其实不是的，这里的100M并不是指容量。这就是我们接下来要介绍的第二个板块：速度单位。

二、速度单位

这个部分有两个小部分要介绍：一个是网络速度，一个是CPU频率。

1.网络速度

刚才我们介绍的运营商宣传图中提到的2M/4M/10M/100M等等这些其实就是网络速度，比如100M指的是100M/s。

怎么理解这个100M/s呢？来通过一个问题讲讲：为什么运营商拉的100M光纤，测试峰值速度只有12M每秒？

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因为网络常用单位为(Mbps)，我们刚才把后面的bps省略了，完整写法是：100M/s = 100Mbps = 100Mbit/s。在上面我们也介绍了 bit(比特) 换算成 Byte(字节) 是 1B = 8b，那么在这里面如果进行换算的话就是：100Mbit/s = (100/8)MB/s = 12.5 MB/s。这时候大家就明白了，为什么峰值速度是大约12M/s。

了解完了网络速度，我们接下来再来说说CPU的速度。

2.CPU频率

CPU的速度一般体现为CPU的时钟频率
CPU的时钟频率的单位一般是赫兹(Hz)
主流CPU的时钟频率都在2GHz以上

我们了解CPU的速度主要是了解里面的Hz是什么意思，其实Hz表示的是秒分之一，这个又怎么理解呢？它是每秒中的周期性变动重复次数的计量。比如生活中常见的蝴蝶的翅膀，它飞行时每秒钟振动的频率大概是15Hz，表示的是它的翅膀能够在一秒钟振动15次。蜜蜂的翅膀一秒钟可以振动240次，所以蜜蜂翅膀的振动频率就是240Hz。我们人耳能够听见的声音频率范围是20~20000Hz，因而对于蝴蝶的振动频率我们是听不到的，对于蜜蜂的翅膀振动我们是可以听见声音的。

因此Hz并不是描述计算机领域的专有单位，但并不妨碍用Hz来描述CPU的频率。我们知道在CPU里面呢，是使用高低电平来表达1和0的，所以对于CPU的频率，其实表达的就是高低电平在每秒钟变换的次数。比如说主流的2GHz的CPU，在每秒钟高低电平的变换频率可以达到每秒20亿次。

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