كمون (هندسة)
الكمون Latency، هو فاصل زمني بين التحفيز والاستجابة ، أو ، من وجهة نظر أكثر عمومية ، تأخير زمني بين السبب وتأثير بعض التغيرات الفيزيائية في النظام الذي يتم ملاحظته.[1] الكمون هو فيزيائياً نتيجة للسرعة المحدودة التي يمكن أن ينتشر بها أي تفاعل فيزيائي. حجم هذه السرعة دائمًا أقل من أو يساوي سرعة الضوء. لذلك ، فإن كل نظام مادي مع أي فصل فيزيائي (المسافة) بين السبب والنتيجة سيواجه نوعًا من الكمون ، بغض النظر عن طبيعة التحفيز الذي تعرض له. يعتمد التحديد الدقيق لوقت الاستجابة على النظام الذي تتم ملاحظته وطبيعة التحفيز. في الاتصالات ، يتم تحديد الحد الأدنى من الكمون بواسطة الوسط المستخدم للاتصالات. في أنظمة الاتصالات ثنائية الاتجاه الموثوقة ، يحد الكمون من المعدل الأقصى الذي يمكن إرسال المعلومات إليه ، حيث غالبًا ما يكون هناك حد لمقدار المعلومات "أثناء الانتقال" في أي لحظة. في مجال التفاعل بين الإنسان والآلة ، فإن الكمون الملموس له تأثير قوي على رضا المستخدمين وسهولة الاستخدام.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
كمون الاتصالات
تعتبر الألعاب عبر الإنترنت حساسة للكمون (أو "lag") ، نظرًا لأن الكمونات السريعة للأحداث الجديدة التي تحدث أثناء جلسة اللعبة متكافئة بينما قد تنطوي الكمونات البطيئة على عقوبات. بسبب التأخير في إرسال أحداث اللعبة ، قد يظهر اللاعب الذي لديه اتصال إنترنت عالي الكمون استجابات بطيئة على الرغم من زمن رد الفعل المناسب. وهذا يمنح اللاعبين ذوي الاتصالات منخفضة الكمون ميزة تقنية.
يعد تقليل الكمون أمرًا مهمًا في أسواق رأس المال,[2] ولا سيما حيث يتم استخدام التداول الخوارزمي لمعالجة تحديثات السوق وتحويل الطلبات في غضون مللي ثانية. يحدث تداول منخفض الكمون على الشبكات التي تستخدمها المؤسسات المالية للاتصال ببورصات الأوراق المالية وشبكات الاتصالات الإلكترونية (ECNs) لتنفيذ المعاملات المالية.[3] يقيس جويل هاسبروك وجيدون سار (2011) الكمون بناءً على ثلاثة مكونات: الزمن الذي تستغرقه المعلومات للوصول إلى التاجر ، وتنفيذ خوارزميات التاجر لتحليل المعلومات وتحديد مسار العمل ، والإجراءات الناتجة للوصول إلى التبادل وتنفيذها. يقارن هاسبروك و سار هذا مع الطريقة التي يقاس بها الكمون من خلال العديد من أماكن التداول التي تستخدم تعريفات أضيق بكثير ، مثل تأخير المعالجة الذي تم قياسه من إدخال الطلب (على كمبيوتر البائع) إلى إرسال إقرار ( من كمبيوتر البائع).[4] يشكل التداول الإلكتروني الآن 60٪ إلى 70٪ من الحجم اليومي في بورصة نيويورك والتداول الخوارزمي بالقرب من 35%.[5] تطور التداول باستخدام أجهزة الكمبيوتر إلى درجة أن التحسينات التي تطرأ على سرعات الشبكة في الميلي ثانية التي توفر ميزة تنافسية للمؤسسات المالية.[6]
شبكات تبديل الحزم
كمون الشبكة في شبكة تبديل الحزمة يتم قياسها إما (الزمن من المصدر الذي يرسل الحزمة إلى الوجهة التي يستقبلها) اتجاه واحد ، أو زمن التأخير ذهابًا وإيابًا (الكمون في اتجاه واحد من المصدر إلى الوجهة بالإضافة إلى الكمون في اتجاه واحد من الوجهة إلى المصدر). غالبًا ما يتم اقتباس الكمون ذهابًا وإيابًا ، لأنه يمكن قياسه من نقطة واحدة. لاحظ أن الكمون ذهاباً وإياباً يستبعد مقدار الزمن الذي يقضيه نظام الوجهة في معالجة الحزمة.[بحاجة لمصدر] توفر العديد من الأنظمة الأساسية للبرامج خدمة تسمى ping يمكن استخدامها لقياس وقت الاستجابة ذهابًا وإيابًا. يستخدم پنگ "طلب التكرر" پروتوكول رسائل تحكم الإنترنت (ICMP) الذي يجعل المستلم يرسل الحزمة المستلمة كاستجابة فورية ، وبالتالي فإنه يوفر طريقة تقريبية لقياس زمن التأخير ذهابًا وإيابًا. لا يمكن لـ Ping إجراء قياسات دقيقة,[7] بشكل أساسي لأن ICMP مخصص فقط لأغراض التمييز أو التحكم ، ويختلف عن پروتوكولات الاتصال الحقيقية مثل TCP. علاوة على ذلك ، قد تطبق أجهزة التوجيه و مزودات خدمة الإنترنت سياسات تشكيل حركة المرور مختلفة على الپروتوكولات المختلفة.[8][9] لإجراء قياسات أكثر دقة ، من الأفضل استخدام برنامج معين ، على سبيل المثال: hping أو Netperf أو Iperf.
ومع ذلك ، في شبكة غير ثانوية ، سيتم إعادة توجيه الحزمة النموذجية عبر روابط وبوابات متعددة ، ولن يبدأ كل منها في إعادة توجيه الحزمة حتى يتم استلامها بالكامل. في مثل هذه الشبكة ، يكون الحد الأدنى من الكمون هو مجموع تأخير الإرسال لكل ارتباط ، بالإضافة إلى زمن انتقال إعادة التوجيه لكل بوابة. من الناحية العملية ، يتضمن الحد الأدنى من الكمون تأخيرات في طابور الانتظار والمعالجة. يحدث تأخير قائمة الانتظار عندما تتلقى بوابة عدة حزم من مصادر مختلفة تتجه إلى نفس الوجهة. نظرًا لأنه عادةً ما يمكن إرسال حزمة واحدة فقط في المرة الواحدة ، فيجب أن تنتظر بعض الحزم انتظارًا للإرسال ، مما يؤدي إلى تأخير إضافي. يتم تحمل تأخير المعالجة بينما تحدد البوابة ما يجب القيام به مع الحزمة المستلمة حديثًا. يمكن أن يتسبب Bufferbloat أيضًا في زيادة الكمون الذي هو أمر من الحجم أو أكثر. غالبًا ما ينتج عن الجمع بين الانتشار ، والتسلسل ، والانتظار ، وتأخيرات المعالجة ملفًا معقدًا ومتغيرًا لزمن استجابة الشبكة.
يحد الكمون من الإنتاجية الإجمالية في أنظمة اتصالات ثنائية الاتجاه التي يمكن الاعتماد عليها كما هو موضح في منتج تأخير عرض النطاق الترددي.
الألياف البصرية
الكمون في الألياف الضوئية هو إلى حد كبير دالة سرعة الضوء ، والتي تبلغ 299،792،458 مترًا في الثانية في الفراغ. وهذا يعادل زمن انتقال يبلغ 3.33 µs لكل كيلومتر من طول المسار. مؤشر الانكسار لمعظم كابلات الألياف الضوئية حوالي 1.5 ، وهذا يعني أن الضوء ينتقل بسرعة 1.5 مرة تقريبًا في الفراغ كما يحدث في الكبل. يعمل هذا على حوالي 5.0 µs من الكمون لكل كيلومتر. في شبكات المترو الأقصر ، يمكن اختبار الكمون العالي بسبب المسافة الإضافية في بناء المباني والوصلات المتقاطعة. لحساب كمون الاتصال ، يجب على المرء أن يعرف المسافة التي تقطعها الألياف ، والتي نادرًا ما تكون خطًا مستقيمًا ، حيث يتعين عليها اجتياز المحيطات الجغرافية والعقبات ، مثل الطرق ومسارات السكك الحديدية ، بالإضافة إلى أحقيات مرور أخرى.
بسبب العيوب في الألياف ، يتحلل الضوء أثناء انتقاله من خلاله. بالنسبة للمسافات التي تزيد عن 100 كيلومتر ، يتم نشر مضخمات أو مجددات. يجب أن يؤخذ الكمون الذي أدخلته هذه المكونات في الاعتبار.
النقل الساتلي
الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض بعيدة بما فيه الكفاية عن الأرض بحيث يصبح الكمون في الاتصال مهمًا - حوالي ربع ثانية لرحلة من جهاز إرسال أرضي إلى القمر الصناعي والعودة إلى جهاز إرسال أرضي آخر ؛ ما يقرب من نصف ثانية للاتصال ثنائي الاتجاه من محطة أرضية إلى أخرى ثم العودة إلى الأولى. المدار الأرضي المنخفض يُستخدم أحيانًا لخفض هذا التأخير ، على حساب تتبع الأقمار الصناعية الأكثر تعقيدًا على الأرض ويتطلب المزيد من الأقمار الصناعية في مجموعة الساتل لضمان التغطية المستمرة.
الكمون الصوتي
الكمون الصوتي هو التأخير بين دخول إشارة الصوت وزمن خروجها من النظام. من بين المساهمين المحتملين للكمون في النظام الصوتي التحويل التناظري إلى الرقمي ، التخزين المؤقت ، معالجة الإشارة الرقمية ، زمن الإرسال ، رقمي- التحويل التناظري و سرعة الصوت في الهواء.
الكمون التشغيلي
يمكن لأي فرد تسيير العمل داخل نظام سير العمل أن يخضع لبعض أنواع الكمون التشغيلي. قد يكون الأمر كذلك أن النظام الفردي قد يكون لديه أكثر من نوع من الكمون ، اعتمادًا على نوع المشارك أو سلوك البحث عن الهدف. ويتضح ذلك بشكل أفضل من خلال المثالين التاليين المتعلقين بالنقل الجوي.
من وجهة نظر الراكب ، يمكن وصف الكمون على النحو التالي. افترض أن جون دو يطير من لندن إلى نيويورك. الكمون لرحلته هو الزمن الذي يستغرقه للذهاب من منزله في إنگلترا إلى الفندق الذي يقيم فيه في نيويورك. هذا مستقل عن معدل النقل الجوي للخط الجوي بين لندن ونيويورك سواء كان هناك 100 راكب يوميًا يقومون بالرحلة أو 10000 ، وسيظل كمون الرحلة كما هو.
من وجهة نظر أفراد عمليات الطيران ، يمكن أن يكون الكمون مختلفًا تمامًا. خذ بعين الاعتبار الموظفين في مطاري لندن ونيويورك. فقط عدد محدود من الطائرات قادر على القيام برحلة عبر المحيط الأطلسي ، لذلك عندما يهبط المرء يجب عليه إعدادها لرحلة العودة في أسرع وقت ممكن. قد يستغرق الأمر ، على سبيل المثال:
- 35 دقيقة لتنظيف الطائرة
- 15 دقيقة للتزود بوقود الطائرة
- 10 دقائق لتحميل الركاب
- 30 دقيقة لتحميل الشحنة
بافتراض أن ما سبق يتم على التوالي ، فإن الحد الأدنى للمستوى زمن التغير هو:
- 35 + 15 + 10 + 30 = 90
ومع ذلك ، يمكن القيام بعملية التنظيف والتزود بالوقود وتحميل البضائع في نفس الوقت. يمكن تحميل الركاب بعد اكتمال التنظيف. الكمون المخفض إذن هو:
- 35 + 10 = 45
- 15
- 30
- الكمون الأدنى = 45
يهتم الأشخاص المشاركون في التغير فقط بالزمن الذي تستغرقه لمهامهم الفردية. ومع ذلك ، عندما يتم تنفيذ جميع المهام في نفس الوقت ، فمن الممكن تقليل الكمون إلى أطول مهمة. إذا كانت بعض الخطوات لها متطلبات مسبقة ، يصبح من الصعب تنفيذ جميع الخطوات بالتوازي. في المثال أعلاه ، ينتج عن متطلبات تنظيف الطائرة قبل تحميل الركاب كمون أدنى من أي مهمة واحدة.
الكمون الميكانيكي
تواجه أي عملية ميكانيكية قيودًا على غرار فيزياء نيوتن. يوفر سلوك محركات الأقراص مثالًا على الكمون الميكانيكي. هنا ، حان الوقت البحث عن الزمن لوضع ذراع المحرك فوق المسار المناسب ثم الكمون الدوراني للبيانات المشفرة على طبق لتدور من موقعها الحالي إلى موضع تحت رأس قرص القراءة والكتابة.
عتاد الحاسوب وكمون نظام التشغيل
تشغل أجهزة الكمبيوتر التعليمات في سياق العملية. في سياق تعدد المهام على الكمبيوتر ، يمكن تأجيل تنفيذ العملية إذا كانت هناك عمليات أخرى قيد التنفيذ أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لنظام التشغيل جدولة موعد تنفيذ الإجراء الذي تتطلبه العملية. على سبيل المثال ، لنفترض أن هناك أوامر عملية لضبط خرج الجهد لبطاقة الكمبيوتر من أعلى إلى منخفض ومن أعلى إلى أدنى ، وهكذا بمعدل 1000 Hz. نظام التشغيل [[الجدولة (الحوسبة] | الجداول]] عملية كل انتقال (عالي - منخفض أو منخفض - مرتفع) استنادًا إلى ساعة جهاز مثل توقيت الحدث عالي الدقة. الكمون هو التأخير بين الأحداث الناتجة عن ساعة الأجهزة والتحولات الفعلية للجهد من الأعلى إلى الأقل أو من الأقل إلى الأعلى.
لدى العديد من أنظمة تشغيل سطح المكتب قيود أداء تؤدي إلى كمون إضافي. قد يتم تخفيف المشكلة باستخدام ملحقات وتصحيحات في الزمن الفعلي مثل PREEMPT_RT.
في الأنظمة المدمجة ، غالبًا ما يتم دعم تنفيذ التعليمات في الزمن الفعلي بواسطة نظام تشغيل في الزمن الفعلي.
في المحاكيات
في تطبيقات المحاكاة ، يشير الكمون إلى التأخير الزمني ، والذي يُقاس غالبًا بالثواني مللي ثانية ، بين المدخلات والمخرجات الأولية التي يمكن تمييزها بوضوح لمتدرب المحاكي أو موضوع المحاكي. يُطلق على الكمون أحيانًا أيضًا "تأخير النقل". تميز بعض المستندات قالب:Who? بين زمن الاستجابة وتأخير النقل باستخدام مصطلح "الكمون" بمعنى التأخير الإضافي لنظام ما بالإضافة إلى زمن رد فعل السيارة التي تتم محاكاتها ولكن هذا يتطلب معرفة تفصيلية بـ ديناميكيات المركبة ويمكن أن يكون مثيرًا للجدل.
في المحاكيات مع كل من أنظمة الرؤية والحركة ، من المهم بشكل خاص ألا يتأخر الكمون لنظام الحركة عن النظام البصري ، أو قد تنتج أعراض اعتلال المحاكاة. وذلك لأنه في العالم الحقيقي ، تكون إشارات الحركة عبارة عن إشارات تسارع ويتم نقلها بسرعة إلى الدماغ ، عادةً في أقل من 50 مللي ثانية ؛ ويتبع ذلك بعد جزء من الألف من الثانية إدراك التغيير في المشهد البصري. إن تغيير المشهد البصري هو في الأساس تغيير في المنظور أو إزاحة الأشياء كالشكل الأفقي ، الأمر الذي يستغرق بعض الوقت لبناء كميات ملحوظة بعد التسارع الأولي الذي تسبب في الإزاحة. وبالتالي ، يجب أن يعكس جهاز محاكاة الوضع في العالم الحقيقي من خلال التأكد من أن الكمون الحركي يساوي أو أقل من النظام البصري وليس العكس.
انظر أيضاً
- Feedback
- Interrupt latency
- Jitter
- Lagometer
- Lead time
- Memory latency
- Performance engineering
- Response time (technology)
- Responsiveness
- Throughput
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
المصادر
- ^ "What is Latency?" / "Latency" Retrieved 2015-02-22.
- ^ TABB (2009). High Frequency Trading Technology: a TABB Anthology. Archived from the original on 2016-08-01. Retrieved 2017-02-11.
- ^ Mackenzie, Michael; Grant, Jeremy (2009). "The dash to flash" (PDF). Financial Times. Archived from the original (PDF) on 23 July 2011. Retrieved 18 July 2011.
extracting tiny slices of profit from trading small numbers of shares in companies, often between different trading platforms, with success relying on minimal variations in speed - or "latency", in the trading vernacular.
- ^ Hasbrouck, Joel; Saar, Gideon. "Low-Latency Trading" (PDF). p. 1. Archived from the original (PDF) on 11 November 2011. Retrieved 18 July 2011.
- ^ Heires, Katherine (July 2009). "Code Green: Goldman Sachs & UBS Cases Heighten Need to Keep Valuable Digital Assets From Walking Out The Door. Millions in Trading Profits May Depend On It" (PDF). Securities Industry News. Retrieved 18 July 2011.
- ^ "High-frequency trading: when milliseconds mean millions". The Telegraph. Retrieved 2018-03-25.
- ^ "Don't misuse ping!". Retrieved 29 April 2015.
- ^ Shane Chen (2005). "Network Protocols Discussion / Traffic Shaping Strategies". knowplace.org. Archived from the original on 2007-01-09.
- ^ "Basic QoS part 1 – Traffic Policing and Shaping on Cisco IOS Router". The CCIE R&S. Retrieved 29 April 2015.
قراءات إضافية
- M. Brian Blake (December 2003). "Coordinating Multiple Agents for Workflow-Oriented Process Orchestration" (PDF). Information Systems and e-Business Management Journal. Springer-Verlag. Archived from the original (PDF) on 2006-09-01.