2019/05/05

O que é um nanosegundo?


Nem sempre é fácil ter noção da escala de tempo a que os computadores trabalham, mas Grace Hopper, uma das pioneiras da programação, arranjou uma forma bem simples e divertida de o mostrar.

A maioria das pessoas estará bem familiarizada com a noção de horas, minutos, segundos, e até centésimos ou milésimos de segundo. Mas a evolução dos computadores, cada vez mais rápidos, em breve estava a obrigar os programadores a pensarem em microsegundos (a milésima parte de um milisegundo) e nanosegundos (a milésima parte de um microsegundo)... e aí, as coisas complicam-se.

Para facilitar a compreensão destas escalas, Grace Hopper decidiu traduzi-las para algo mais facilmente referenciável: distâncias.



Grace decidiu usar estas escalas de tempo para nos mostrar a distância máxima que a electricidade poderia percorrer nestes períodos de tempo. Ora, em termos humanos, a velocidade de electricidade (assim como a velocidade da luz) é algo que as pessoas considera como sendo "instantânea". Quando carregamos num interruptor, vemos as luzes a acenderem-se de forma imediata, quer uma lâmpada esteja no final de 5 metros ou de 100 metros de cabo. Mas, quando se chega aos nanosegundos, a coisa não é bem assim.

Se tivéssemos a capacidade de ligar um interruptor e espreitar para ver onde é que a electricidade iria no cabo, após 1 nanosegundo, veríamos que apenas tinha conseguido percorrer 30cm. E a diferença para 1 microsegundo é substancial, pois nesse período já teria conseguido percorrer 300 metros.

Com isto já se pode ficar com uma melhor ideia da gigantesca diferença de desempenho que se tem quando um CPU pode aceder a dados que estão na sua cache, a poucos nanosegundos de distância, ou ir buscá-los a um disco rígido, cujo tempo de acesso se mede em dezenas de milisegundos. É a diferença entre os 30cm... e 3 milhões de quilómetros!

2 comentários:

  1. Uso como referência para o nanossegundo, como o tempo que o condutor de trás demora a buzinar, quando o semáforo passa de vermelho para verde...

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  2. Quando se diz que a velocidade da eletricidade é igual à velocidade da luz, está-se a falar em termos de velocidade de um campo eletromagnético e não na velocidade dos eletrões que geram este campo. Eu não sei de cor números exatos, nem sequer aproximados, mas posso afirmar que a velocidade real dos eletrões é impressionantemente pequena. Ainda por cima, os eletrões passam a vida a chocar nos átomos que lhes aparecem no caminho (provocando o seu aquecimento, o chamado "efeito de Joule") e muitas vezes são mesmo capturados pelos átomos com que chocam, os quais ficam "excitados" e logo a seguir emitem um outro eletrão, que prossegue o caminho seguido pelo eletrão capturado.

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