(Ez a harmadik rész egy négyrészes bejegyzésből, amely a 10 GB/s sebességet perspektívába helyezi. Az első részben leírtuk, mire lehet képes egy hipotetikus filmnéző robot egy 10 GB/s-os SSD-vel. A 2. rész meghatározta a számítástechnikában használt szabványos mértékegységeket – biteket és bájtokat -. Ez a rész megkísérel megmagyarázni egy különösen zavaró problémát a tárolással és az adatokkal kapcsolatban: két általánosan használt definíciót ugyanazokra az egység-előtagokra.)
Vásárolt már valaha számítógépes rendszert, mondjuk 500 GB-os tárolóeszközzel, de amikor először indította el, az operációs rendszer csak 465 GB-ot jelentett? A 2. részben láttuk, hogy a giga- elvileg milliárdot jelent, tehát egy 500 GB-os meghajtó kapacitásának 500 milliárd bájtnak kellene lennie – nem pedig 465 milliárdnak. Igaz?
Igaz!
És nem is igaz.
Ha véletlenül beleástad magad az eltérésbe, valószínűleg rájöttél, hogy a hiányzó 35 GB egyáltalán nem is hiányzik. Csak a giga- nem mindig pontosan úgy használatos, ahogyan azt te gondolod. Ahogy sok pék a tucat szót 13-nak tartja, úgy egyes körökben a giga–t 1,073,741,824-re használják! Sokunk számára, akik úgy nőttünk fel, hogy a milliárd egy 1, amelyet kilenc 0 követ, ez a “másik” meghatározás némi tisztázásra szorulhat.
Egy utazás a memóriasávban
A számítógépek adatfájlokban tárolt információkat és utasításokat használnak. Ezek az adatfájlok egy modern számítógépes rendszerben két helyen találhatók: az elsődleges memóriában és a másodlagos tárolóban. Az elsődleges memória, ma már leggyakrabban a véletlen hozzáférésű memória (RAM), olyan adatokat tartalmaz, amelyekhez a számítógép processzorai azonnal hozzáférhetnek. A másodlagos tároló főként hosszabb távú tárolók, mint például a merevlemezes meghajtók (HDD-k) és a szilárdtest-meghajtók (SSD-k). A másodlagos tárolóban található adatokat először át kell helyezni a RAM-ba, mielőtt a számítógép használni tudja őket. A helyzet az irodai íróasztalhoz és az irattárhoz hasonlít: Az irodai asztalon lévő dokumentumok olyanok, mint a RAM-ban lévő fájlok, mivel ezek az egyetlenek, amelyekhez – akárcsak a számítógép processzora – azonnal hozzáférhet, elolvashatja őket, és amelyekkel azonnal lépéseket tehet; az iratszekrényben, vagyis a másodlagos tárolóban lévő dokumentumokat is használhatja, de csak miután kivette őket a szekrényből, és az asztalra helyezte.
A fájl méretét, bárhol is található, általában bájtokban fejezik ki. És ahogyan e bejegyzés 2. részében említettük, mivel ezek a méretek jellemzően több ezer, millió vagy akár milliárd bájtban mozognak, ezeket a méreteket ritkán említik speciális előtagok nélkül. A probléma abból adódik, hogy a másodlagos tárolóeszközök gyártói hagyományosan a hagyományos előtagdefiníciókat használják a meghajtóik tárolókapacitásának mérésére, míg a RAM- és CPU-chipek gyártói más definíciókat használnak ugyanezekre az előtagokra!
A Tale of Two Systems
A legtöbb számítógépes és elektronikai iparág a metrikus vagy decimális előtagrendszert használja. Jelenlegi formáját eredetileg a Nemzetközi Egységrendszer (SI) szabványosította 1960-ban. A metrikus előtagrendszer alapja a 10-es szám, így előtagjai olyan számoknak felelnek meg, amelyek 10 egész számú hatványai. A kiló például 103, ami azt jelenti, hogy 10 háromszor megszorozva önmagával, azaz 1000. A rendszer további előtagjai könnyen kifejezhetők ennek az 1000-nek a hatványaként. A mega- előtag például 1,0002 (1,000,000), a giga- pedig 1,0003 (1,000,000,000,000). A tárolóipar a metrikus előtagrendszert használja a másodlagos tárolóeszközök kapacitásának leírására.
A bináris előtagrendszer akkor lép működésbe, amikor az elsődleges memóriáról beszélünk. A bináris prefixrendszer alapja a 2-es szám, így a prefixek olyan számoknak felelnek meg, amelyek a 2 egész számú hatványai. Amikor az adatok az elsődleges memóriába kerülnek, minden egyes információ egyedi címet kap, amely lehetővé teszi a processzor számára, hogy szükség esetén megtalálja az adatokat. Az 1960-as évek közepére a számítógép-architektúrákban a bináris címzési séma vált szabványossá, mivel a bináris rendszer lehetővé teszi, hogy a memóriában lévő bináris adatok a leghatékonyabban úgy legyenek elrendezve, hogy mindegyiknek érvényes címe legyen.
A főmemória kapacitását eleinte abszolút számokkal fejezték ki, de amikor a korai számítógépes szakemberek rájöttek, hogy nagyobb memóriakapacitásokat kell kifejezni, szükségessé vált az előtagok használata is ezek leírására. A tárolóipar már átvette az SI-alapú metrikus előtagrendszer használatát. Az egyszerűség kedvéért ezek a szakemberek úgy döntöttek, hogy szintén átveszik az előtagrendszert… némi módosítással. Észrevették, hogy az 1,024-es, azaz 210-es (bináris) szám nagyjából megegyezik az 1,000-es, azaz 103-as (decimális) számmal, ezért a kilo előtagot nem az 1,000, hanem az 1,024-es számra kezdték használni! A rendszer további előtagjai ennek az 1,024-nek a hatványaként fejezhetők ki. A mega-ból például 1,0242 lett, a giga-ból pedig 1,0243.
A következő táblázat kibővíti a bejegyzés 2. részében bemutatott táblázatot azzal, hogy nemcsak az egyes előtagok jelentését tartalmazza, hanem mindkét rendszer előtagjainak pontos értékét is.
Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a mi hipotetikus SSD-nk teljes kapacitása még mindig 500.000.000.000 bájt. Csakhogy ha ezt a számot elosztjuk egy gigabájttal, akkor két különböző értéket kaphatunk, mivel a gigabájtnak két különböző definíciója van. Ha a gigabájtot 1 0003 (vagy 1 000 000 000 000) bájtként határozzuk meg, ahogyan azt a Nemzetközi Egységrendszer és a tárolóeszközök gyártói is teszik, akkor az 500 000 000 000 000 bájt megegyezik az 500 GB-tal. Ha a gigabájtot 1,0243 (vagy 1,073,741,824) bájtként határozzuk meg, ahogy a RAM-gyártók és néhány nagyobb operációs rendszer teszi, akkor az 500,000,000,000,000 bájt megegyezik a 465 GB-tal.A kezdeti időkben ez nem jelentett problémát – a különbség a közelítésben elhanyagolható volt. Végül is a metrikus kilobájt és a bináris kilobájt közötti eltérés mindössze 2,4%. Ráadásul bárki, aki valaha is KB-ról beszélt, már tudta, hogy 1000 byte tárolóról vagy 1024 byte memóriáról van-e szó. Az idő előrehaladtával azonban mind a memória, mind a tároló kapacitása növekedni kezdett. A kapacitások növekedésével az azonos előtag decimális és bináris értékei közötti relatív különbségek egyre hangsúlyosabbá válnak. Például, bár a bináris és a metrikus kilo- közötti eltérés csak 2,4% lehet, a giga- közötti különbség a két értelmezésben 7,4%-ra nő, és 12,6%-ra, ha peta-ról beszélünk!
Az eltérésből adódó lehetséges problémák miatt az 1990-es évek végén tudományos körökben mozgalom indult a nagy bináris számok előtagjainak új, külön elnevezési konvenció hivatalos bevezetésére. Az így létrejött bináris előtagokat 1998-ban a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC), a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) és a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) szabványügyi testületei elfogadták, és most “IEC-előtagok” néven emlegetik. Az előtagok ebben a rendszerben arra szolgálnak, hogy nyilvánvaló különbséget tegyenek a két rendszer között, és az SI-előtagok első két betűjét a bi (a bináris rövidítése) betűkkel kombináló rövidítésekként képződnek. A következő táblázat az előtagok és jelentésük listáját tartalmazza.
Az egyik prefix téves használatának következményei, amikor a másikat kellene használni, talán nem olyan drámaiak, mint a NASA Mars Climate Orbiterének hírhedt 1999-es leégéséhez vezető szétkapcsolás, amikor a szoftver “fontban” számolta ki a hajtóművek erejét, de egy másik szoftver úgy vette fel az adatokat, hogy azokat a metrikus egységben, “newtonban” adta meg, a két rendszer közötti különbség megértése megóvhatja Önt a meglepetéstől – vagy legalábbis a zavartól.Sajnos még nem minden számítógép-, szoftver- és memóriagyártó kezdte el használni a szabványosított tudományos definíciókat, így valószínűleg még mindig ugyanazt az előtagot fogja látni metrikus és bináris értelmezésben is. A fogyasztók körében még mindig előfordulhat zűrzavar, amikor az általuk telepített tárolóeszköz egy kapacitást jelez a szabványos előtagok használatával, de az operációs rendszerük, amely az elsődleges memória és a másodlagos tárolókapacitást bináris előtaggal fejezheti ki, más kapacitásnak tűnő értéket jelenít meg. Ma már a zűrzavar enyhítése érdekében a legtöbb tárológyártó a termékein és a szakirodalomban magyarázatokat ad, amelyek meghatározzák az általuk használt előtag pontos értékét.
A bejegyzés következő részében az átviteli sebességekről és az adatokkal való kifejezésük során figyelembe vett egyedi megfontolásokról lesz szó.