Время и скорость света: что надо знать о них программисту

Время

  • 00:00:01 — 1 секунда;
  • 00:00:00.001 — 1 миллисекунда — одна тысячная секунды — 10-3;
  • 00:00:00.000,001 — 1 микросекунда — одна миллионная секунды — 10-6;
  • 00:00:00.000,000,001 — 1 наносекунда — одна миллиардная секунды — 10-9;
  • 00:00:00.000,000,000,001 — 1 пикосекунда — одна триллионная секунды — 10-12.

Скорость света: расстояние — время

  • 1 фут (30 см) кабеля = 1 наносекунда;
  • 1 метр кабеля = 3.3 наносекунды;
  • 1 километр = 3.3 микросекунды (1 километр волоконной оптики — 4.76 микросекунд — замедление на 70%);
  • 10 километров = 33 микросекунды (10 километров волоконной оптики — 49 микросекунд — замедление на 70%);
  • от геостационарной орбиты до Земли — 35 786 км = 119 миллисекунды = 0,12 секунды.

Скорость света: время — расстояние

  • 1 миллисекунда — 300 км. кабеля, т.е. 300.000 метров кабеля;
  • 1 микросекунда — 300 метров кабеля, т.е. 30.000 сантиметров кабеля;
  • 1 наносекунда — 1 фут (0.3 метра, т.е. 30 см) кабеля — 1 такт процессора с частотой 1ГГц;
  • 1 пикосекунда — 0.3 фута (0.1 метра, т.е. 10 см) кабеля.

[ См. также: Как трансконтинентальные кабели связи связывают финансовые центры мира ]

Микропроцессор

Современный микропроцессор имеет стандартную частоту 3 ГГц и даже выше. Такой процессор сделает примерно 3 такта за 1 наносекунду, т.е. 1 такт — за 0.3 наносекунды (300 пикосекунд). За один такт 3 ГГц процессора свет проходит 10 см. в вакууме, а в среде процессорного кристала и по медным проводникам свет движется на 25% медленнее скорости света в вакууме.

Эти факторы физически ограничивают размеры микропроцессора и переферийных устройств, так как при современных частотах просто невозможно передать сигнал тактовой частоты с одного конца процессора в другой, если его физические размеры превышают 20 см. Этот же факт накладывает ограничения на синхронизацию процессоров в многопроцессороной системе. Если один процессор изменяет значение в общем L3 кэше и передает об этом сигнал другому процессору, второй процессор не может узнать об этом «моментально», пройдет определенное время пикосекунд, прежде чем второй процессор будет способен среагировать на изменение значения.

Скорость света и latency в сети

Со скоростью света непосредственно связано понятие «задержка» (latency), с которым постоянно борются инженеры финансовых технологий. По законам физики сигнал не может быть передан быстрее скорости света. Это значит не быстрее 300.000 км./сек, или 300 км. в миллисекунду (299,792,458 метров в сек). То есть расстояние в 300 километров неизбежно отнимает 1 миллисекунду у вашей программы при передаче данных. При этом:

  1. считается не географическое расстояние, а то расстояние, которое сигнал должен пройти по всем соединениям до места назначения, что может быть значительно больше, чем географическое расстояние.
  2. среда, по которой идёт сигнал, тоже накладывает свои ограничения. 300.000 км./сек. это скорость света в вакууме. Сигнал же по сетям передаётся по медными кабелям или по волоконно-оптическим кабелям. В волоконно-оптическом кабеле (в зависимости от его качества) свет распространяется скорость 72-75% от эталонной. В медном кабеле — 60-70% от эталонной.

Чем ближе ваше приложение к бирже, тем быстрее ваши ордера достигнут ее торгового движка. Поэтому, если торговая стратегия чувствительна к latency, единственное решение — это co-location в дата-центре биржи, или на крайний случай — proximity hosting в дата-центре третьей стороны.

Адмирал Грейс Хоппер объясняет наглядно, что такое одна наносекунда — расстояние, которое свет пройдет за одну наносекунду, т.е. за одну миллиардную секунды, а потом — за одну микросекунду, т.е. за одну миллионную секунды.

Интересные факты

Взмах крыла фруктовой мухи: 4 миллисекунды.

Мигание глаза человека:- 100-150 миллисекунд.

Скорость реакции человека:

  • на свет: 100—200 миллисекунд
  • на звук: 120—150 миллисекунд
  • на электрокожный раздражитель: 100—150 миллисекунд

За 200 миллисекунд сигнал успевает пройти от спутника со стационарной орбиты Земли и обратно.

 

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s