Kā var pārslēgties no 32 līdz 64 bitiem uzlabot skaitļošanu?
Ievads
Šajā brīdī visi klēpjdatoru un galddatoru personālie datori ir pārvietoti no 32 bitu līdz 64 bitu procesoriem. Lai gan tas tā ir, dažos datoros joprojām ir 32 bitu Windows versijas, kas var ietekmēt atmiņas apjomu, kādā tās var piekļūt. Joprojām ir daži zemas klases mobilie procesori, kas izmanto 32 bitu, lai gan šī iemesla dēļ programmatūra joprojām ir pieejama.
Liela platība, kurā patiešām ir 32 bitu un 64 bitu apstrādes problēma, ir saistīta ar tablešu procesoriem . Lielākā daļa mobilo tālruņu un planšetdatoru joprojām izmanto 32 bitu procesorus. Tas ir galvenokārt tāpēc, ka tie mēdz būt efektīvāki, kad runa ir par viņu enerģijas izmantošanu, un aparatūra jau ir ierobežota pēc lieluma. Tomēr 64 bitu procesori kļūst arvien izplatītāki, tāpēc ir pareizi saprast, kā 32 bitu vai 64 bitu procesori var ietekmēt datora darbību.
Bitu izpratne
Visi datoru procesori balstās uz bināro matemātiku tādēļ, ka tranzistori satur pusvadītājus mikroshēmu iekšpusē. Lai sakārtotu lietas ļoti vienkāršā izteiksmē, mazliet ir viens 1 vai 0 vai nu saglabāts uz apstrādā tranzistors. Visiem procesoriem atsaucas ar viņu mazo apstrādes spēju. Lielākajai daļai pārstrādātāju šobrīd tas ir 64 biti, bet citiem tā joprojām var būt tikai 32 bitu. Tātad, ko nozīmē bitu skaits?
Šis procesora bitu vērtējums nosaka vislielāko skaitlisko skaitli, ko procesors var apstrādāt. Vislielākais skaitlis, ko var apstrādāt vienā pulksteņa ciklā, būs ekvivalenta diviem bitu vērtībai (vai eksponents). Tādējādi 32 bitu procesors var apstrādāt skaitli līdz 2 ^ 32 vai apmēram 4,3 miljardiem. Jebkurš skaitlis, kas ir lielāks par šo, apstrādās vairāk nekā vienu pulksteņa ciklu. No otras puses, 64 bitu procesors var apstrādāt vairākus 2 ^ 64 vai aptuveni 18,4 kvintilljonus (18,400,000,000,000,000,000). Tas nozīmē, ka 64 bitu procesors varētu efektīvāk apstrādāt lielu skaitļu matemātiku. Tagad procesori ir ne tikai matemātika stingri, bet garākā virkne nozīmē, ka tā var pabeigt vairāk uzlabotas komandas vienā pulksteņa ciklā, nevis sadalīt vairākkārt.
Tātad, ja jums ir divi salīdzināmi procesori, kas darbojas ar tādu pašu pulksteņa ātrumu, kurā ir līdzīgas programmēšanas komandas, 64 bitu procesors varētu būt faktiski divreiz ātrāks nekā 32 bitu procesors. Tas nav pilnīgi taisnība, jo katrs pulksteņa cikls obligāti neizmanto visus bitus laidienā, bet jebkurā laikā tas ir lielāks par 32, tad 64 bitiem šī instrukcija aizņem pusi no laika.
Atmiņa ir atslēga
Viens no citiem jautājumiem, ko tieši ietekmē procesora bitu vērtējums, ir atmiņas apjoms, ko sistēma var atbalstīt un piekļūt. Apskatīsim mūsdienu pašreizējās 32 bitu platformas. Pašlaik 32 bitu procesori un operētājsistēma datorā var kopēt 4 GB atmiņas. No 4 gigabaitu atmiņas, operētājsistēmas var piešķirt tikai 2 gigabaitus atmiņas konkrētam pieteikumam.
Tas ir daudz svarīgāks, ja runa ir par klēpjdatoru un galddatoru personālajiem datoriem . Tas ir tādēļ, ka tiem ir piekļuve sarežģītākām programmām un lietojumprogrammām, neminot platību procesoru atmiņai. No otras puses, mobilajiem procesoriem ir ierobežota telpa, un procesoram parasti ir integrēta atmiņa. Rezultātā pat viedtālruņu un planšetdatoru gala procesoriem parasti ir tikai 2 GB atmiņas, tādēļ tā nepārsniedz 4 GB ierobežojumus.
Kāpēc tas ir svarīgi? Protams, procesora atmiņas apjoms ir ietekmējis programmu sarežģītību. Lielākajai daļai mazu planšetdatoru un telefonu nav iespēju darbināt ļoti sarežģītas programmas, piemēram, Photoshop . Tāpēc uzņēmumam, piemēram, Adobe, ir jāievieto citas daudzas lietojumprogrammas, kas var atšķirīgi vienotā sarežģītākā datorprogramma. Izmantojot 32 bitu procesoru ar atmiņas ierobežojumiem, tas nekad nesasniegs tādu pašu sarežģītības pakāpi, kādu spēj pilns personālais dators.
Kas ir 64 bitu CPU bez 64 bitu OS?
Līdz šim mēs esam runājuši par pārstrādātāju iespējām, pamatojoties uz to arhitektūru, taču šeit ir jāuzsver galvenais jautājums. Pilnīga procesora izmantošana ir tik laba, kā programmatūra, kas rakstīta par to. 64 bitu procesora darbināšana ar 32 bitu operētājsistēmu beigsies ar lielu procesoru skaitļošanas potenciāla izšķērdēšanu. 32 bitu operētājsistēma gatavojas izmantot tikai pusi procesora reģistrus, tādējādi ierobežojot skaitļošanas spējas. Tam joprojām būs tādi paši ierobežojumi, ka esošajam 32 bitu procesoram ir tā pati operētājsistēma.
Patiesībā tā ir diezgan liela problēma. Lielākā daļa arhitektūras izmaiņu, piemēram, 64 bitu procesori parasti prasa pilnīgi jaunu programmu kopumu. Šī ir liela problēma gan aparatūras veidotājiem, gan programmatūras izstrādātājiem. Programmatūras uzņēmumi nevēlas rakstīt jauno programmatūru, kamēr nav aparatūras, lai atbalstītu to programmatūras pārdošanu. Protams, aparatūras cilvēki nevar pārdot savu produktu, ja vien nav programmatūras, lai to atbalstītu. Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kādēļ uzņēmuma procesoriem, piemēram, Intel IA-64 Itanium, radās problēmas. Par arhitektūru un 32 bitu emulāciju arhīvam rakstīja maz programmatūras, lai palaistu esošās operētājsistēmas, kuras nopietni sabojātas CPU.
Tātad, kā AMD un Apple paceļ šo problēmu? Apple ir sākusi papildināt 64 bitu plāksterus savai operētājsistēmai. Tas papildina papildu atbalstu, taču tas joprojām darbojas 32 bitu operētājsistēmā. AMD ir izvēlējies citu maršrutu. Tā ir izstrādājusi savu procesoru, lai apstrādātu native x86 32 bitu operētājsistēmas, un pēc tam pievienoja papildu 64 bitu reģistru. Tas ļauj procesoram palaist 32 bitu kodu tikpat efektīvi kā 32 bitu procesors, bet ar pašreizējām 64 bitu versijām Linux vai nākamo Windows XP 64 tas izmantos pilnu CPU procesora potenciālu.
Vai laiks ir piemērots 64 bitu skaitļošanai?
Atbilde uz šo jautājumu ir gan jā, gan nē. Šī nozare sasniegs 32 bitu skaitļošanas robežas lielākajai daļai augstāka līmeņa datoru tirgus, piemēram, uzņēmumu un enerģijas lietotāju. Ja datoriem ir jāpaaugstina ātrums un apstrādes jauda, ir nepieciešams veikt pārlēcienu nākamās paaudzes procesoriem. Tās ir sistēmas, kas parasti prasa daudz vairāk atmiņas un lielu skaitu aprēķinu, kas nodrošinās tieši 64 bitu platformas priekšrocības.
Patērētāji ir atšķirīgs jautājums. Liela daļa uzdevumu, ko vidusmēra patērētājs dara datorā, vairāk nekā pietiekami aptver esošā 32 bitu arhitektūra. Galu galā lietotāji nokļūs tādā vietā, kur pāreja uz 64 bitu skaitļošanu būs jēga, bet šobrīd tā nav. Cik daudz patērētāju datorsistēmā pat drīzumā varēs pat 4 gigabaitiem atmiņai pat nākamajos divos gados?
Patiesais 64 bitu skaitļošanas ieguvums galu galā nokļūs patērētājiem. Ražotāji un programmatūras izstrādātāji vēlas ierobežot to produktu klāstu, kurus viņiem jāatbalsta, lai mēģinātu samazināt izmaksas. Tāpēc viņi galu galā koncentrēsies vienīgi uz 64 bitu aparatūras un programmatūras ražošanu. Līdz tam laikam tas būs nepatīkams brauciens tiem, kuri izvēlas būt priekšlaicīgi adoptētājiem.