În prima parte a acestui articol de blog în patru părți, am descris un robot ipotetic capabil să vizioneze videoclipuri la 10 GB/s. Pentru a înțelege pe deplin ce înseamnă acești 10 GB/s, am adăugat alte trei părți la postare. A doua parte a definit biții și octeții, care sunt unitățile de bază ale datelor, precum și unii dintre multiplii acestor unități. A treia parte a introdus diferite definiții ale prefixelor multiple, cum ar fi mega- și giga-. Această a patra și ultima parte analizează măsurătorile utilizate în ratele de transfer și modul în care acestea se aplică în mod diferit rețelelor și mediilor de stocare.
La momentul scrierii acestui articol, la începutul anului 2017, Adelaide, Australia, urmărea planurile de a implementa o rețea de bandă largă de 10 Gb/s. Viteza vizată este impresionantă și, deși sună similar cu rata de transfer de 10 GB/s a SSD-ului Seagate din lumea reală din robotul nostru ipotetic dependent de filme, cu siguranță nu sunt la fel. Ambele exemple vorbesc despre viteze de transfer de date, deci sunt asemănătoare una cu cealaltă – dar sunt, de asemenea, foarte diferite. Această ultimă parte a blogului în patru părți va arăta nu numai asemănările și diferențele dintre cele două, ci și de ce sunt folosite unități diferite pentru a le măsura în primul rând.
Totul în afară de chiuveta de bucătărie
Înainte de a intra în nucile și șuruburile transferului de date în ceea ce privește stocarea și rețelele, haideți să ne uităm la modul în care curge apa în bucătăria dumneavoastră. Robinetul dvs. de apă ar putea fi evaluat la, să zicem, 2 g/m. Acest lucru înseamnă că a fost proiectat pentru ca apa să treacă prin duza sa la o rată maximă teoretică de aproximativ 2 galoane pentru fiecare minut care se scurge. Cu toate acestea, s-ar putea să nu obțineți această rată, deoarece debitul de apă la un moment dat poate fi compromis de factori cum ar fi acumularea de minerale în capul robinetului, presiunea generală scăzută a apei în condominiu sau țevile înfundate. Un instalator care vă diagnostichează problema ar putea spune că apa dvs. curge de la robinet mai degrabă la 1 g/m.
Atunci cum se leagă acest lucru de date?
Ratele de debit sunt întotdeauna măsurate ca o anumită cantitate pe o anumită perioadă de timp. În cazul datelor, aceste debite sunt exprimate fie ca lățime de bandă, fie ca debit, ambele măsurând cantitatea de informații care poate fi mutată într-o anumită perioadă de timp. Deși acești doi termeni sunt adesea folosiți în mod interschimbabil, ei sunt de fapt destul de diferiți.
Lățimea de bandă descrie rata maximă teoretică de transfer de date pe care o legătură este proiectată să o gestioneze, la fel ca indicele de debit de apă al robinetului dumneavoastră. Dar, la fel cum factori externi, cum ar fi apa de la toalete sau scurgeri în țevi, ar putea împiedica robinetul dvs. să livreze apă la rata maximă, în lumea rețelelor de date și a computerelor, factori cum sunt, printre altele, capul de protocol, latența rețelei și fiabilitatea, conspiră adesea pentru a împiedica conexiunea dvs. de date să se ridice vreodată la potențialul său. Un alt termen, debit, este folosit pentru a descrie cantitatea reală de date care se deplasează prin legătură, precum măsurarea debitului de apă pe care instalatorul dvs. a obținut-o în testul său.
Dimensiunea contează
Atât lățimea de bandă, cât și debitul sunt de obicei măsurate sub o anumită formă fie de biți pe secundă (b/s), fie de octeți pe secundă (B/s) -Mb/s, MB/s, Gb/s, GB/s, etc. Observați diferența de caz: b mic este pentru biți; B mare este pentru octeți. Deseori întâlniți viteze de transfer de date exprimate în ambele unități de măsură.
Metricele utilizate atât în rețeaua Adelaide, cât și în exemplele de SSD-uri Seagate descriu viteze de transfer de date, dar una folosește gigabiți ca unitate de măsură, iar cealaltă folosește gigabytes. După cum probabil vă amintiți din partea 2, un octet în zilele noastre este definit cel mai frecvent ca fiind de 8 biți. Deci, de obicei, pentru a converti din biți în octeți, împărțiți numărul de biți la 8; pentru a converti din octeți în biți, înmulțiți numărul de octeți cu 8. Nu uitați, aceasta este o regulă foarte generală și vom analiza mai târziu o excepție notabilă atunci când vine vorba de ratele de transfer de date.
Acum că știți cum să convertiți aceste unități de măsură, haideți să vedem de ce sunt măsurate diferit în primul rând.
O regulă generală de bază: În cazul memoriei și al stocării, ratele de transfer de date sunt de obicei exprimate în octeți pe secundă; în cazul rețelelor și al interfețelor, ratele de transfer de date sunt de obicei exprimate în biți pe secundă.
O concepție greșită frecventă este aceea că firmele din domeniile legate de rețele sau de internet folosesc biții pe secundă pentru a-i păcăli pe clienți să creadă că vitezele rețelei sunt de fapt mult mai rapide decât sunt în realitate. Raționamentul este că, deoarece 8 Gb/s sună mult mai bine decât 1 GB/s, clienții vor crede că au o viteză de conectare mai mare decât cea pe care o au în realitate. Cu toate acestea, nu este un truc de marketing. Dacă ar fi așa, atunci aceiași oameni care gândesc astfel ar trebui să se întrebe de ce grupurile de marketing din cadrul companiilor de memorie și stocare nu convertesc și ele totul în biți. Motivele diferențelor sunt elementare, după cum vom vedea mai jos.
Biți pentru calculatoare
Când vorbim despre transferurile de date între un calculator și memoria sau stocarea sa, transferurile sunt exprimate de cele mai multe ori în termeni de octeți pe secundă. Am văzut în partea a doua că octetul este cea mai fundamentală unitate de date adresabilă pentru dispozitivele de memorie și stocare ale calculatoarelor, astfel încât calculatoarele sunt interesate în primul rând de octeți. Și, după cum am văzut în partea a treia, atunci când computerele accesează datele din memorie, o fac la nivel de octet. Astfel, dacă dați instrucțiuni calculatorului să identifice sau să manipuleze un bit individual, acesta trebuie să acceseze mai întâi octetul de care aparține, apoi trebuie să efectueze o operație suplimentară pentru a izola acel bit. În plus, deoarece fișierele se măsoară, de asemenea, în funcție de numărul de octeți pe care îi conțin, exprimarea vitezelor de transfer în octeți pe secundă este utilă pentru a calcula cât timp vă puteți aștepta să dureze copierea unui fișier dintr-o parte a sistemului informatic în alta. Acest lucru este cel mai frecvent exprimat ca debit.
Standardul funcționează bine pentru transferurile de fișiere în cadrul unui singur sistem, deoarece un calculator vorbește, în general, aceeași limbă cu toate dispozitivele sale periferice. Dar un set diferit de preocupări se prezintă atunci când se analizează modul în care datele sunt transferate între sisteme de calculatoare complet diferite sau printr-o rețea.
Biți pentru rețele
În cazul conexiunilor de rețea – sau în orice situație în care două sau mai multe calculatoare sunt conectate prin fire sau prin aer pentru schimbul de date – ratele de transfer sunt descrise în mod tradițional în termeni de biți pe secundă. Acest lucru se datorează faptului că, spre deosebire de sistemele de calculatoare propriu-zise, datele care se deplasează printr-o rețea sunt transferate în serie, sau câte un bit la un moment dat – nu în bucăți de biți, sau unul sau mai mulți octeți la un moment dat.
Așa cum am văzut și în partea 2, în mod istoric dimensiunea unui octet depindea de platforma hardware. Unele calculatoare aveau nevoie de 4 biți pentru a face octetul, altele aveau nevoie de 6 biți, iar altele aveau nevoie de 8 biți. Astfel, atunci când datele erau transferate de la un calculator la altul, nu era practic să se măsoare transferurile în termeni de câți octeți erau mutați, deoarece octetul calculatorului care trimitea datele putea avea, în mod rezonabil, o dimensiune diferită de cea a octetului calculatorului care le primea!
Inclusiv după ce 8 biți au devenit definiția standard de facto a octetului, tot nu prea avea sens să se exprime transferurile de date în termeni de octeți. Inginerii de rețea măsoară ratele de transfer în biți pe secundă, deoarece procedând astfel se reflectă cel mai exact capacitatea reală a unei legături de rețea de a transfera toate datele necesare, nu doar datele din fișier(e). În majoritatea comunicațiilor în rețea, nu toți biții care sunt trimiși prin legătură fac parte efectiv din fișierele transferate. Rețeaua utilizează adesea scheme de codificare, adăugând biți suplimentari pentru fiecare octet trimis. Acești biți suplimentari conțin informații de care rețeaua are nevoie pentru a se asigura că datele sunt trimise destinatarului corect și pentru a confirma că datele au fost trimise fără erori și primite fără incidente, printre altele.
O schemă de codificare comună se numește 8b/10b, care își primește numele deoarece pentru fiecare 8 biți trimiși pe o legătură, 2 biți sunt adăugați ca metadate – cu alte cuvinte, pentru fiecare octet de 8 biți sunt trimiși 10 biți de date. Cu această schemă de codificare, doar transferul de date în mod fiabil pe o rețea implică un cost suplimentar de 20 %. Deși, în teorie, aspirațiile de bandă largă ale Adelaidei de a avea o rețea de 10 Gb/s, dacă se măsoară în octeți, ar trebui să fie de aproximativ 1,25 GB/s (10 Gb împărțit la 8), atunci când se ia în considerare cele 20 de procente de cheltuieli suplimentare, ar fi mai degrabă echivalentul a 1 GB/s. Alte scheme devin din ce în ce mai proeminente, în special cea adoptată de standardul PCIe 3.0, care utilizează un 128b/130b. Ați ghicit; acest lucru înseamnă că la fiecare 128 de biți de date sunt adăugați 2 biți de cheltuieli suplimentare. Cea mai nouă schemă este mai eficientă decât standardul 8b/10b, deoarece actualizarea are ca rezultat o penalizare a costurilor suplimentare de numai aproximativ 1,5 procente, comparativ cu cele 20 de procente anterioare.
End of the Line
Înțelegerea tehnologiilor și a terminologiilor care le descriu poate fi foarte confuză dacă nu sunteți atent. Acesta este în special cazul când vine vorba de examinarea datelor în tranzit. Din nefericire, deși un gigabyte și un gigabit sunt unități foarte diferite pentru măsurarea unor lucruri similare, dar diferite, în lumea reală, oamenii prescurtează adesea 10 GB/s și 10 Gb/s în același mod: ca „10 gigacalorii.”
Sperăm că acum, totuși, veți avea o idee foarte clară că robotul care proclamă că și-a vizionat filmele Netflix la 10 gigacalorii de debit spune ceva complet diferit de australienii care se vor lăuda în curând că se află pe o rețea de 10 gigacalorii, amice.”
.