Numbers Everyone Should Know

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 # Numbers Everyone Should Know
+
+## 単位
+
+| 時間 | 比率 |
+| --- | --- |
+| s | $1$ |
+| ms | $10^{-3}$ |
+| μs | $10^{-6}$ |
+| ns | $10^{-9}$ |
+| ps | $10^{-12}$ |
+
+| バイト | 2進数 | 10進数 |
+| --- | --- | --- |
+| PB | $2^{50}$ | $10^{15}$ |
+| TB | $2^{40}$ | $10^{12}$ |
+| GB | $2^{30}$ | $10^9$ |
+| MB | $2^{20}$ | $10^6$ |
+| KB  | $2^{10}$ | $10^3$ |
+| B | $1$ | $1$ |
+
+## Jeff Dean Numbers
+
+| 操作 | ns | μs | ms | 補足 |
+| --- | --- | --- | --- | --- |
+| 通常のCPU命令 | 1 ns | | | |
+| L1キャッシュ参照 | 0.5 ns | | | |
+| 分岐予測ミス | 5 ns | | | |
+| L2キャッシュ参照 | 7 ns | | | L1キャッシュの14倍 |
+| Mutex lock/unlock | 25 ns | | | |
+| メインメモリ参照 | 100 ns | | | L1キャッシュの200倍、L2キャッシュの20倍 |
+| 1KBのデータを[Zippy](https://en.wikipedia.org/wiki/Snappy_(compression))で圧縮 | 3,000 ns | 3 μs | | |
+| 1KBのデータを1Gbpsのネットワークで送信 | 10,000 ns | 10 μs | | |
+| SSDから4KBをランダムにRead | 150,000 ns | 150 μs | | ~1GB/s SSD |
+| メモリから1MBをシーケンシャルにRead | 250,000 ns | 250 μs | | |
+| 同じデータセンター内のRTT | 500,000 ns | 500 μs | | |
+| SSDから1MBをシーケンシャルにRead | 1,000,000 ns | 1,000 μs | 1ms | ~1GB/s SSD, メモリの4倍 |
+| ディスクシーク | 10,000,000 ns | 10,000 μs | 10 ms | データセンター内のラウンドトリップの20倍 |
+| ディスクから1MBをシーケンシャルにRead | 20,000,000 ns | 20,000 μs | 20 ms | メモリの80倍、SSDの20倍 |
+| カルフォルニア-オランダ間のRTT | 150,000,000 ns | 150,000 μs | 150 ms | |
+
+- 現在ではアメリカ西海岸-東京間のRTTは100msぐらい[^1]らしいので、今はカルフォルニア-オランダ間のRTTは80msぐらいでは？
+- デフォルトゲートウェイへの通信速度は無線だと1, 2ms、有線だと1, 2μsぐらい
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+## 言語
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+| 言語 | 速度比率 | |
+| --- | --- | --- |
+| C/C++ | 1 | 1～10億ステップ/s |
+| Go, Java, C# | 3 | |
+| Python | 50~100 | |
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+| 型（C/C++） | バイト |
+| --- | --- |
+| bool | 1 B |
+| char | 1 B |
+| short | 2 B |
+| int | 4 B |
+| long | 4, 8 B |
+| long long | 8 B |
+| float | 4 B |
+| double | 8 B |
+
+- デフォルトのコールスタックの深さは、Linuxだと8MB、Pythonだと1000個、Javaだと１万個ぐらい
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+## コンピュータ
+
+| | サイズ |
+| --- | --- |
+| L1キャッシュ | 32~128 KB |
+| L2キャッシュ | 512 KB ~ 4 MB |
+| L3キャッシュ | 16~256 MB |
+| メインメモリ | 4~128 GB |
+| 補助記憶装置 | 64 GB ~ 4 TB |
+
+| | スループット |
+| --- | --- |
+| PCIe 4.0 | 5 GB/s |
+| PCIe 5.0 | 10 GB/s |
+
+| | 時間 |
+| --- | --- |
+| CPU周波数 | 1~3 GHz |
+| CPUコア数 | 4~64 |
+| 関数呼び出し | 1 ns |
+| システムコール | 500 ns |
+| コンテキストスイッチ | 10 μs |
+| DB（MySQL, Redis）クエリ | 500 μs |
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+- HDDやSSDの平均寿命は約5年、年間故障率（AFR）は0.5~1.5%
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+## グラフィック
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+| | 値 |
+| --- | --- |
+| ピクセルサイズ | 3 B |
+| 4K解像度 | 3840x2160 |
+| HD解像度 | 1920x1080 |
+| リフレッシュレート（フレームレート） | 通常：24, 30, 60 Hz(fps)、ゲーム：120, 144, 240 Hz(fps) |
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+## システムデザイン
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+- Webページの表示速度は数msが望ましく、2~3秒が限界
+- １台のWebサーバーの最大同時接続数は200~1000ぐらい
+- １台のDBサーバーで扱えるレコード数は数十万ぐらい、100万レコードを超えてくると厳しくなる
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+## 参照
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+[Latency Numbers Every Programmer Should Know](https://gist.github.com/jboner/2841832)
+[Latency Numbers Every Programmer Should Know - comment](https://gist.github.com/jboner/2841832?permalink_comment_id=3707733#gistcomment-3707733)
+["Numbers Everyone Should Know" from Jeff Dean](https://brenocon.com/dean_perf.html)
+[Original "Numbers Everyone Should Know"](http://norvig.com/21-days.html#answers)
+[Napkin Math](https://github.com/sirupsen/napkin-math)
+[Speed comparision](https://github.com/niklas-heer/speed-comparison)
+[The Computer Language Benchmarks Game](https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/)
+
+[^1]: [Yahoo! JAPAN アメリカデータセンタとネットワーク変遷 - 39ページ](https://www.janog.gr.jp/meeting/janog52/wp-content/uploads/2023/06/janog52-atpo-fukazawa.pdf)