64-bit Computing

Πώς μπορεί ένας διακόπτης από 32 σε 64-bit να βελτιώσει την υπολογιστική;

Εισαγωγή

Σε αυτό το σημείο, όλοι οι προσωπικοί υπολογιστές φορητών υπολογιστών και επιτραπέζιων υπολογιστών έχουν μετατραπεί από επεξεργαστές 32 bit σε 64 bit. Παρόλο που συμβαίνει αυτό, ορισμένοι υπολογιστές εξακολουθούν να διαθέτουν εκδόσεις 32 bit των Windows, γεγονός που έχει κάποιες επιπτώσεις στο μέγεθος της μνήμης που μπορούν να έχουν πρόσβαση. Υπάρχουν ακόμα μερικοί επεξεργαστές κινητής τηλεφωνίας low-end που χρησιμοποιούν 32-bit και γι 'αυτό το λόγο το λογισμικό είναι ακόμα διαθέσιμο.

Η μεγάλη περιοχή όπου η επεξεργασία 32-bit έναντι 64-bit είναι πραγματικά ένα ζήτημα έχει να κάνει με επεξεργαστές δισκίων . Τα περισσότερα κινητά τηλέφωνα και tablet εξακολουθούν να χρησιμοποιούν επεξεργαστές 32 bit. Αυτό συμβαίνει κυρίως επειδή τείνουν να είναι πιο αποτελεσματικές όταν πρόκειται για τη χρήση ενέργειας και το υλικό είναι ήδη περιορισμένο από το μέγεθος. Ωστόσο, οι επεξεργαστές 64-bit γίνονται όλο και πιο συνηθισμένοι, επομένως είναι καλή ιδέα να καταλάβετε πώς ένας επεξεργαστής 32-bit έναντι 64-bit μπορεί να επηρεάσει την εμπειρία του υπολογιστή σας.

Κατανόηση των δυαδικών ψηφίων

Όλοι οι επεξεργαστές υπολογιστών βασίζονται σε δυαδικά μαθηματικά λόγω των τρανζίστορ που αποτελούνται από τους ημιαγωγούς μέσα στα μάρκες. Για να βάλουμε τα πράγματα με πολύ απλούς όρους, ένα κομμάτι είναι ένα ενιαίο 1 ή 0 είτε αποθηκεύεται σε επεξεργασία από ένα τρανζίστορ. Όλοι οι επεξεργαστές αναφέρονται από την ικανότητα επεξεργασίας των δυαδικών ψηφίων τους. Για τους περισσότερους επεξεργαστές τώρα, αυτό είναι 64-bit αλλά για άλλους, μπορεί να περιορίζεται σε μόλις 32-bit. Λοιπόν, τι σημαίνει ο αριθμός bit;

Αυτή η βαθμολογία δυαδικών ψηφίων του επεξεργαστή καθορίζει τον μεγαλύτερο αριθμητικό αριθμό που μπορεί να χειριστεί ο επεξεργαστής. Ο μεγαλύτερος αριθμός που μπορεί να επεξεργαστεί σε έναν μόνο κύκλο ρολογιού θα ισοδυναμεί με 2 με την ισχύ (ή τον εκθέτη) της βαθμολογίας δυαδικών ψηφίων. Έτσι, ένας επεξεργαστής 32-bit μπορεί να χειριστεί έναν αριθμό έως και 2 ^ 32 ή περίπου 4,3 δισεκατομμύρια. Οποιοσδήποτε αριθμός μεγαλύτερος από αυτό απαιτεί περισσότερους από έναν κύκλο ρολογιού για επεξεργασία. Ένας επεξεργαστής 64-bit, από την άλλη πλευρά, μπορεί να χειριστεί έναν αριθμό 2 ^ 64 ή περίπου 18,4 quintillion (18.400.000.000.000.000.000.000). Αυτό σημαίνει ότι ένας επεξεργαστής 64-bit θα είναι σε θέση να χειρίζεται πιο αποτελεσματικά μεγάλο αριθμό μαθηματικών. Τώρα οι επεξεργαστές δεν κάνουν μόνο μαθηματικά αυστηρά αλλά η μεγαλύτερη σειρά σημαίνει ότι μπορεί να ολοκληρώσει πιο προηγμένες εντολές σε ένα μόνο κύκλο ρολογιού αντί να χρειάζεται να χωριστεί σε πολλαπλάσια.

Έτσι, αν έχετε δύο παρόμοιους επεξεργαστές που τρέχουν με την ίδια ταχύτητα ρολογιού, δίνοντας παρόμοιες εντολές προγραμματισμού, ένας επεξεργαστής 64-bit θα μπορούσε να είναι αποτελεσματικά δύο φορές πιο γρήγορα από έναν επεξεργαστή 32 bit. Αυτό δεν είναι εξ ολοκλήρου αληθές επειδή κάθε κύκλος ρολογιού δεν χρησιμοποιεί απαραίτητα όλα τα bits σε ένα πέρασμα αλλά οποτεδήποτε είναι μεγαλύτερο από 32, το 64bit θα πάρει το μισό χρόνο για αυτή την εντολή.

Η μνήμη είναι το κλειδί

Ένα από τα άλλα στοιχεία που επηρεάζονται άμεσα από τη βαθμολογία δυαδικών ψηφίων του επεξεργαστή είναι η ποσότητα μνήμης που μπορεί να υποστηρίξει και να έχει πρόσβαση το σύστημα. Ας ρίξουμε μια ματιά στις σημερινές πλατφόρμες 32-bit του σήμερα. Επί του παρόντος, οι επεξεργαστές 32 bit και το λειτουργικό σύστημα μπορούν να υποστηρίξουν συνολικά 4 gigabytes μνήμης στον υπολογιστή. Από τα 4 gigabytes μνήμης, τα λειτουργικά συστήματα μπορούν να διαθέσουν μόνο 2 gigabytes μνήμης σε μια δεδομένη εφαρμογή.

Αυτό είναι πολύ σημαντικότερο όταν πρόκειται για φορητούς και επιτραπέζιους προσωπικούς υπολογιστές . Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι έχουν πρόσβαση σε πιο πολύπλοκα προγράμματα και εφαρμογές, για να μην αναφέρουμε χώρο για τη μνήμη των επεξεργαστών. Οι επεξεργαστές κινητής τηλεφωνίας, από την άλλη πλευρά, έχουν περιορισμένο χώρο και γενικά έχουν ενσωματωμένη τη μνήμη στον επεξεργαστή. Ως αποτέλεσμα, ακόμη και επεξεργαστές κορυφαίων τελικών για smartphones και tablets έχουν γενικά μόνο 2GB μνήμης, ώστε να μην φτάνουν τα όρια των 4GB.

Γιατί συμβαίνει αυτό; Λοιπόν, η ποσότητα μνήμης του επεξεργαστή έχει επηρεάσει την πολυπλοκότητα των προγραμμάτων. Τα περισσότερα μικρότερα tablet και τηλέφωνα δεν έχουν τη δυνατότητα να εκτελούν εξαιρετικά περίπλοκες εφαρμογές όπως το Photoshop . Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια εταιρεία όπως η Adobe πρέπει να βάλει άλλες πολλές εφαρμογές που κάνουν τις διάφορες πτυχές του ενιαίου πιο πολύπλοκου προγράμματος PC μπορεί. Χρησιμοποιώντας έναν επεξεργαστή 32-bit με τους περιορισμούς της μνήμης, δεν θα επιτύχει ποτέ το ίδιο επίπεδο πολυπλοκότητας που μπορεί να έχει ένας πλήρης προσωπικός υπολογιστής.

Τι είναι CPU 64-bit χωρίς λειτουργικό σύστημα 64-bit;

Μέχρι στιγμής έχουμε μιλήσει για τις δυνατότητες των επεξεργαστών με βάση την αρχιτεκτονική τους, αλλά υπάρχει ένα βασικό σημείο που πρέπει να γίνει εδώ. Η πλήρης χρήση ενός επεξεργαστή είναι τόσο καλή όσο το λογισμικό που γράφτηκε γι 'αυτό. Η εκτέλεση ενός επεξεργαστή 64 bit με λειτουργικό σύστημα 32 bit θα καταλήξει να σπαταλάει ένα μεγάλο μέρος του δυναμικού επεξεργασίας του επεξεργαστή. Το λειτουργικό σύστημα 32 bit θα χρησιμοποιεί μόνο τα μισά μητρώα του επεξεργαστή, περιορίζοντας έτσι την υπολογιστική του ικανότητα. Θα εξακολουθεί να έχει όλους τους ίδιους περιορισμούς σε αυτό που έχει ένας υπάρχων επεξεργαστής 32-bit με το ίδιο λειτουργικό σύστημα.

Αυτό είναι πραγματικά ένα αρκετά μεγάλο πρόβλημα. Οι περισσότερες αλλαγές στην αρχιτεκτονική, όπως οι επεξεργαστές 64-bit, απαιτούν γενικά ένα εντελώς νέο σύνολο προγραμμάτων για αυτούς. Αυτό είναι ένα μεγάλο πρόβλημα τόσο για τους κατασκευαστές υλικού όσο και για τους κατασκευαστές λογισμικού. Οι εταιρείες λογισμικού δεν θέλουν να γράψουν το νέο λογισμικό μέχρι το υλικό να είναι έξω εκεί για να υποστηρίξει τις πωλήσεις λογισμικού τους. Φυσικά, οι άνθρωποι του υλικού δεν μπορούν να πουλήσουν το προϊόν τους, εκτός αν υπάρχει λογισμικό για να το υποστηρίξει. Αυτός είναι ένας από τους βασικούς λόγους για τους οποίους οι επιχειρήσεις CPU όπως το IA-64 Itanium από την Intel είχαν προβλήματα. Υπήρχε μικρό λογισμικό που γράφτηκε για την αρχιτεκτονική και η προσομοίωση 32-bit για να τρέξει τα υπάρχοντα λειτουργικά συστήματα σοβαρά παρωδίασε την CPU.

Πώς λοιπόν η AMD και η Apple αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα; Η Apple έχει αρχίσει να προσθέτει επιδιορθώσεις 64-bit για το λειτουργικό της σύστημα. Αυτό προσθέτει κάποια επιπλέον υποστήριξη, αλλά εξακολουθεί να εκτελείται σε λειτουργικό σύστημα 32 bit. Η AMD έχει κάνει μια διαφορετική πορεία. Έχει σχεδιάσει τον επεξεργαστή του για να χειριστεί τα εγγενή λειτουργικά συστήματα x86 32 bit και στη συνέχεια πρόσθεσε επιπλέον καταχωρητές 64 bit. Αυτό επιτρέπει στον επεξεργαστή να εκτελεί κώδικα 32 bit τόσο αποτελεσματικά όσο ένας επεξεργαστής 32 bit, αλλά με τις τρέχουσες εκδόσεις 64 bit του Linux ή τα επερχόμενα Windows XP 64 θα αξιοποιήσει το πλήρες δυναμικό επεξεργασίας της CPU.

Είναι ο σωστός χρόνος για τον υπολογισμό 64-bit;

Η απάντηση στο ερώτημα αυτό είναι ναι και όχι. Η βιομηχανία φθάνει τα όρια της υπολογιστικής 32-bit για μεγάλο μέρος της αγοράς υπολογιστών υψηλότερου επιπέδου, όπως οι χρήστες και οι χρήστες ενέργειας. Εάν οι υπολογιστές πρόκειται να αυξήσουν τις ταχύτητες και την ισχύ επεξεργασίας, είναι απαραίτητο να κάνετε το άλμα στην επόμενη γενιά επεξεργαστών. Αυτά είναι συστήματα που γενικά απαιτούν πολύ περισσότερη μνήμη και υπολογισμό μεγάλων αριθμών που θα έχουν τα άμεσα οφέλη από μια πλατφόρμα 64-bit.

Οι καταναλωτές είναι ένα διαφορετικό θέμα. Πολλά από τα καθήκοντα που κάνει ο μέσος καταναλωτής στον υπολογιστή καλύπτονται επαρκώς από την υπάρχουσα αρχιτεκτονική 32 bit. Τελικά, οι χρήστες θα φτάσουν στο σημείο όπου η μετάβαση σε 64-bit computing θα έχει νόημα, αλλά επί του παρόντος δεν το κάνει. Πόσοι καταναλωτές εκεί έξω πιθανότατα θα έχουν ακόμη και 4 gigabytes μνήμης σε ένα σύστημα υπολογιστή ακόμα και τα επόμενα δύο χρόνια;

Τα πραγματικά οφέλη από τον υπολογισμό 64-bit θα καταλήξουν τελικά στους καταναλωτές. Οι κατασκευαστές και οι προγραμματιστές λογισμικού επιθυμούν να περιορίσουν την ποικιλία των προϊόντων που πρέπει να υποστηρίξουν για να προσπαθήσουν και να μειώσουν το κόστος. Εξαιτίας αυτού, θα επικεντρωθούν αποκλειστικά στην παραγωγή υλικού και λογισμικού 64-bit. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, πρόκειται να είναι μια ανώμαλη διαδρομή για όσους επιλέγουν να γίνουν πρώτοι υιοθετώντες.