Cálculos por segundo, o que é extamente isso e como aplicar ao usuário comum?

[misterjohn]

Sempre ouvi falar sobre esse negócio de "cálculos por segundo" mas não sei exatamente o que significa, e lendo o artigo abaixo me chamou a atenção:

 

O Brasil tem 3 dos 500 computadores mais poderosos do mundo, e o mais possante é o Santos Dumont, utilizado pelo Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), no estado do Rio de Janeiro, e que chegou a sair do ranking em 2017 após um período de corte de investimentos. No entanto, a máquina foi renovada nos últimos anos e voltou a ocupar uma posição de destaque entre os supercomputadores mais potentes do mundo. Graças à atualização, a máquina viu seu desempenho aumentar em 360%, alcançando a marca dos 5,1 petaflops (equivalente a 5,1 quatrilhões de cálculos por segundo).

Acredito que é inviável o custo para um usuário doméstico, mas como é feito esses computadores, possuem placas mães gigantes, processadores ligados em conjunto, enfim como é fisicamente, usam processadores, memórias especíicas para eles?

Depois vem a questão dos tais "cálculos por segundo", no caso ai 5,1 petaflops (nem sei o que é isso e o que representa em termos de grandeza) e por último se um "bichão" desses ai fosse usado para jogar, editar vídeos, daria certo ou não foi projetado para isso?

Por fim, como a gente saber esse tal de "cálculos por segundo" em nossos pcs e porque esse valor nunca foi usado em especificação?

[ThiagoLuiz]

@misterjohn 

 

O termo que melhor esclareceria seria "o número de instruções calculadas a cada segundo" sendo sua unidade de medida, o Hertz.

 

Apenas como exemplo, imagine que um processador executasse apenas uma única operação matemática a cada segundo, assim, teríamos o equivalente a 1Hz;

Baseado no exposto acima podemos aferir que um processador que execute:

• 10 (1x10^1) instruções por segundo, têm um ciclo de 10Hz;
• 100 (1x10^2) instruções por segundo, têm um ciclo de 100Hz;
• 1.000 (1x10^3) instruções por segundo, têm um ciclo de 1KHz;
• 1.000.000 (1x10^6) instruções por segundo, têm um ciclo de 1MHz;
• 1.000.000.000 (1x10^9) instruções por segundo, têm um ciclo de 1GHz;
• 1.000.000.000.000 (1x10^12) instruções por segundo, têm um ciclo de 1THz;
• 1.000.000.000.000.000 (1x10^15) instruções por segundo, têm um ciclo de PHz;

 

A título de curiosidade, um processador de Arduino UNO opera em 16MHz, o que fazendo a conversão matemática, temos que o processador citado efetua 16 milhões de INSTRUÇÕES em um ciclo de clock (ou seja, em um segundo).

Atualmente, os processadores para desktop pessoais estão com seu pico em torno de 5 bilhões de Hz (ou 5GHz), devido a limitação do mineral utilizado para a confecção deste componente, que é o silício.
Os processadores do futuro (distante e ainda em testes) irão utilizar o grafeno como mineral base, o qual têm o incrível poder de processar 500 bilhões de instruções em um ciclo de clock, segundo esta fonte.

 

2 horas atrás, misterjohn disse:

Acredito que é inviável o custo para um usuário doméstico, mas como é feito esses computadores, possuem placas mães gigantes, processadores ligados em conjunto, enfim como é fisicamente, usam processadores, memórias especíicas para eles?

Não têm necessidade de tamanha velocidade para usuário doméstico, nem espaço conforme você mesmo já "pincelou" são vários computadores realizando cálculos de um mesmo sistema, sendo efetuado a soma das respectivas frequências. Sim, usam todos os componentes específicos para laboratórios.

 

2 horas atrás, misterjohn disse:

Depois vem a questão dos tais "cálculos por segundo", no caso ai 5,1 petaflops (nem sei o que é isso e o que representa em termos de grandeza) e por último se um "bichão" desses ai fosse usado para jogar, editar vídeos, daria certo ou não foi projetado para isso?

Seria o máximo, porém o custo e espaço é inviável, conforme respondido anteriormente.

Temos algo parecido, logicamente de menor escala, em computadores pessoais e especificamente para placas de vídeo, que é o SLI e o CrossFire. Fazendo-se valer da mesma lógica, as memórias RAM podem enquadradas na mesma situação, onde dois ou mais módulos são agregados, expandindo assim as capacidades do computador.

 

2 horas atrás, misterjohn disse:

Por fim, como a gente saber esse tal de "cálculos por segundo" em nossos pcs e porque esse valor nunca foi usado em especificação?

Caso utilize Windows, acesse Painel de Controle, depois clique em Sistema e assim você verá o modelo específico do seu processador.

 

Como exemplo um I9 9900K tem o clock base de 3,6GHz e o clock Turbo Max em 5Ghz, site Ark Intel onde consultei.

O silício tem a capacidade de oscilar mais ou menos (exigindo assim maior ou menor tensão elétrica), alcançando clocks diferentes de acordo com a necessidade.
Todos os atuais processadores tem clock variável;

 

Bom, é isso, espero ter esclarecido suas dúvidas!
Estou aberto para sugestões e críticas e logicamente a resposta para complemento.

adicionado 6 minutos depois

Complementando, antigamente tínhamos processadores com apenas um núcleo. Posteriormente, conseguiu-se fazer com que um núcleo pudesse trabalhar de forma a emular logicamente 2 núcleos. Mais adiante, conseguiu-se colocar dois processadores físicos em um mesmo chip, aumentando ainda mais o poder de processamento da versão anterior.

Hoje, há tecnologia para dezenas de núcleos em um único chip. Em contrapartida, os programas precisam "saber" dividir as atividades para todos os núcleos (talvez tão difícil quanto melhorar o hardware).

Há muitas outras técnicas para subdividir o cálculo das instruções de forma a otimizar a entrega, além de não paralisar outras instruções durante a execução de uma.

Abraço!

[misterjohn]

Você deu uma aula aqui a nível de faculdade...ilustrada ainda pelo site da Intel, muito esclarecedoras suas informações, meu processador é um Ryzen 9 3900X, é que para usuários comuns não se usa essa nomenclatura de "cálculos por segundo"...