Wprowadzenie
W tym momencie wszystkie komputery osobiste komputerów przenośnych i stacjonarnych zostały przeniesione z procesorów 32-bitowych na 64-bitowe. Mimo że tak jest, niektóre komputery nadal zawierają 32-bitowe wersje systemu Windows, co ma wpływ na ilość dostępnej pamięci. Wciąż jest kilka low-endowych procesorów mobilnych, które używają 32-bitów, dlatego oprogramowanie jest nadal dostępne.
Duży obszar, w którym przetwarzanie 32-bitowe i 64-bitowe jest naprawdę problem związany z procesorami tabletu. Większość telefonów komórkowych i tabletów nadal korzysta z 32-bitowych procesorów. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że są bardziej wydajne, jeśli chodzi o ich zużycie energii, a sprzęt jest już ograniczony rozmiarami. Mimo to procesory 64-bitowe stają się coraz powszechniejsze, dlatego dobrze jest zrozumieć, w jaki sposób 32-bitowe i 64-bitowe procesory mogą wpływać na działanie komputera.
Zrozumienie bitów
Wszystkie procesory komputerowe są oparte na binarnej matematyce z powodu tranzystorów, które składają się na półprzewodniki wewnątrz chipów. Aby umieścić rzeczy w bardzo prostych kategoriach, nieco jest jednym 1 lub 0 albo przechowywane na przetwarzane przez tranzystor. Wszystkie procesory są określane przez ich zdolność do przetwarzania bitów. W przypadku większości procesorów jest to obecnie 64-bitowy, ale dla innych może być ograniczony do 32-bitów. Więc co oznacza bit?
Ta wartość bitowa procesora określa największy numer liczbowy obsługiwany przez procesor. Największa liczba, jaką można przetworzyć w jednym cyklu zegarowym, będzie równa 2 do mocy (lub wykładnika) wartości bitowej. Tak więc 32-bitowy procesor może obsłużyć liczbę do 2 ^ 32 lub około 4,3 miliarda. Każda liczba większa od tej wymaga przetworzenia więcej niż jednego cyklu zegara. Z kolei 64-bitowy procesor może obsłużyć liczbę 2 ^ 64 lub około 18,4 kwintillion (18 400 000 000 000 000 000 000). Oznacza to, że 64-bitowy procesor byłby w stanie wydajniej radzić sobie z dużą liczbą matematyki. Teraz procesory nie wykonują ściśle matematyki, ale dłuższy ciąg oznacza, że może ukończyć bardziej zaawansowane polecenia w jednym cyklu zegara, zamiast rozdzielać na wielokrotności.
Tak więc, jeśli masz dwa porównywalne procesory działające z tą samą szybkością zegara z podobnymi komendami programowania, 64-bitowy procesor może być efektywnie dwa razy szybszy niż 32-bitowy procesor. Nie jest to do końca prawdą, ponieważ każdy cykl zegara niekoniecznie używa wszystkich bitów w przebiegu, ale w dowolnym momencie jest większy niż 32, 64 bit zajmie połowę czasu dla tej instrukcji.
Pamięć jest kluczem
Jedną z innych pozycji bezpośrednio wpływających na ocenę bitową procesora jest ilość pamięci, którą system może obsługiwać i uzyskiwać do niego dostęp. Rzućmy okiem na dzisiejsze platformy 32-bitowe. Obecnie 32-bitowe procesory i system operacyjny mogą obsługiwać łącznie 4 gigabajty pamięci w komputerze. Z 4 gigabajtów pamięci systemy operacyjne mogą przydzielić tylko 2 gigabajty pamięci na daną aplikację.
Jest to o wiele ważniejsze, jeśli chodzi o komputery osobiste na komputery stacjonarne i stacjonarne. Dzieje się tak dlatego, że mają dostęp do bardziej złożonych programów i aplikacji, a także pamięci dla procesorów. Z drugiej strony procesory mobilne mają ograniczoną przestrzeń i na ogół mają pamięć zintegrowaną z procesorem. W rezultacie, nawet najlepsze procesory do smartfonów i tabletów mają zwykle tylko 2 GB pamięci, więc nie osiągają limitów 4 GB.
Dlaczego to ma znaczenie? Cóż, ilość pamięci procesora wpłynęła na złożoność programów. Większość mniejszych tabletów i telefonów nie ma możliwości uruchamiania wyjątkowo złożonych aplikacji, takich jak Photoshop. Właśnie dlatego firma taka jak Adobe musi umieścić inne aplikacje, które potrafią realizować różne aspekty pojedynczego bardziej złożonego programu komputerowego. Używając 32-bitowego procesora z ograniczeniami pamięciowymi, nigdy nie osiągnie takiego poziomu złożoności, jaki jest w stanie zapewnić pełny komputer osobisty.
Co to jest 64-bitowy procesor bez 64-bitowego systemu operacyjnego?
Do tej pory mówiliśmy o możliwościach procesorów w oparciu o ich architekturę, ale jest tu kluczowa kwestia. Pełne wykorzystanie procesora jest tak dobre, jak oprogramowanie napisane dla niego. Uruchomienie 64-bitowego procesora z 32-bitowym systemem operacyjnym spowoduje marnowanie dużej ilości mocy obliczeniowej procesora. 32-bitowy system operacyjny użyje tylko połowy rejestrów procesora, ograniczając w ten sposób jego możliwości obliczeniowe. Nadal będzie miał na nim te same ograniczenia, że istniejący 32-bitowy procesor ma ten sam system operacyjny.
Jest to właściwie dość duży problem. Większość zmian w architekturze, takich jak 64-bitowe procesory, zazwyczaj wymaga napisania dla nich zupełnie nowego zestawu programów. Jest to duży problem zarówno dla producentów sprzętu, jak i twórców oprogramowania. Firmy programistyczne nie chcą pisać nowego oprogramowania, dopóki sprzęt nie zostanie udostępniony w celu wsparcia sprzedaży oprogramowania. Oczywiście ludzie sprzętu nie mogą sprzedawać swoich produktów, jeśli nie ma oprogramowania do ich obsługi. Jest to jeden z głównych powodów, dla których procesory w przedsiębiorstwie, takie jak IA-64 Itanium firmy Intel, miały problemy. Nie napisano zbyt wiele oprogramowania dla architektury, a 32-bitowa emulacja do uruchamiania istniejących systemów operacyjnych poważnie kaleczyła procesor.
Jak więc AMD i Apple radzą sobie z tym problemem? Firma Apple dodała 64-bitowe łaty do swojego systemu operacyjnego. To dodaje dodatkowe wsparcie, ale nadal działa w 32-bitowym systemie operacyjnym. AMD wybrało inną trasę. Zaprojektował swój procesor do obsługi natywnych 32-bitowych systemów operacyjnych x86, a następnie dodał dodatkowe rejestry 64-bitowe.Pozwala to procesorowi na uruchamianie 32-bitowego kodu tak samo wydajnie jak 32-bitowy procesor, ale przy obecnych 64-bitowych wersjach systemu Linux lub nadchodzącym Windows XP 64 wykorzysta pełny potencjał procesora CPU.
Czy czas na 64-bitowe przetwarzanie?
Odpowiedź na to pytanie jest zarówno twierdząca, jak i nie. Branża osiąga granice 32-bitowych systemów komputerowych dla większego rynku komputerów klasy wyższej, takich jak przedsiębiorstwa i użytkownicy zaawansowani. Jeśli komputery mają zwiększać prędkość i moc obliczeniową, konieczne jest przejście do następnej generacji procesorów. Są to systemy, które na ogół wymagają dużo więcej pamięci i dużych obliczeń, które przyniosą bezpośrednie korzyści 64-bitowej platformy.
Konsumenci to inna sprawa. Większość zadań, które przeciętny konsument wykonuje na komputerze, jest więcej niż wystarczająco objęta istniejącą architekturą 32-bitową. W końcu użytkownicy dojdą do punktu, w którym przejście na technologię 64-bitową będzie miało sens, ale obecnie tak się nie dzieje. Ilu użytkowników będzie prawdopodobnie miało nawet 4 gigabajty pamięci w systemie komputerowym, nawet w ciągu najbliższych dwóch lat?
Prawdziwe zalety przetwarzania 64-bitowego ostatecznie spłyną na konsumentów. Producenci i programiści chcą ograniczyć różnorodność produktów, które muszą wspierać, aby obniżyć koszty. Z tego powodu ostatecznie skoncentrują się wyłącznie na produkcji 64-bitowego sprzętu i oprogramowania. Do tego czasu będzie to trudna droga dla tych, którzy zdecydują się zostać pierwszymi użytkownikami.
