Ako môže prepínanie z 32 na 64 bitov zlepšiť výpočet?
úvod
V tomto okamihu sa všetky laptopy a osobné počítače prešli z 32-bitových na 64-bitové procesory. Aj keď je to tak, niektoré počítače stále obsahujú 32-bitové verzie systému Windows, čo má nejaké dôsledky na to, koľko pamäti majú prístup. Existuje ešte niekoľko mobilných procesorov s nízkym výkonom, ktoré používajú 32 bitov, a preto je softvér stále dostupný.
Veľká oblasť, kde je 32-bitové a 64-bitové spracovanie skutočne problém, má čo do činenia s tabletovými procesormi . Väčšina mobilných telefónov a tabuliek v súčasnosti stále používa 32-bitové procesory. Je to hlavne preto, lebo majú tendenciu byť efektívnejší, pokiaľ ide o ich využitie energie a hardvér je už obmedzený veľkosťou. Napriek tomu sa 64-bitové procesory stávajú bežnejšími, takže je dobré pochopiť, ako môžu 32-bitové a 64-bitové procesory ovplyvniť vaše počítačové skúsenosti.
Pochopenie bitov
Všetky počítačové procesory sú založené na binárnej matematike z dôvodu tranzistorov, ktoré tvoria polovodiče vo vnútri čipov. Ak chceme veci uviesť veľmi jednoducho, je to trochu jednoduché 1 alebo 0, ktoré je uložené na tranzistore. Všetky procesory sa odvolávajú na ich schopnosť spracovania bitov. Pre väčšinu procesorov je teraz 64 bitov, ale pre ostatné procesory je stále obmedzené len na 32 bitov. Tak čo znamená bit count?
Toto bitové hodnotenie procesora určuje najväčšie číselné číslo, ktoré môže procesor spracovať. Najväčší počet, ktorý možno spracovať v jednom cykle, bude ekvivalentný 2 k výkonu (alebo exponentu) bitovej triedy. Preto 32-bitový procesor dokáže zvládnuť číslo až 2 32 alebo zhruba 4,3 miliardy. Akékoľvek väčšie číslo bude vyžadovať viac ako jeden cyklus hodín na spracovanie. 64-bitový procesor, na druhej strane, dokáže spracovať niekoľko 2 ^ 64 alebo zhruba 18,4 quintilion (18,400,000,000,000,000,000). To znamená, že 64-bitový procesor by bol schopný efektívnejšie zvládnuť veľké množstvo matematiky. Teraz procesory nielen robia matematiku striktne, ale dlhší reťazec znamená, že dokáže dokončiť pokročilejšie príkazy v jednom cykle hodín namiesto toho, aby museli rozdeliť na násobky.
Takže ak máte dva porovnateľné procesory bežiace s rovnakou rýchlosťou hodín s podobnými programovacími príkazmi, 64-bitový procesor by mohol byť efektívne dvojnásobne rýchlejší ako 32-bitový procesor. To nie je úplne pravda, pretože každý časový cyklus nemusí nutne používať všetky bity v prechode, ale kedykoľvek je väčší ako 32, 64 bitov bude trvať polovicu času pre túto inštrukciu.
Pamäť je kľúčom
Jedna z ďalších položiek, ktoré sú priamo ovplyvnené bitovým ratingom procesora, je množstvo pamäte, ktoré môže systém podporovať a získať prístup. Poďme sa pozrieť na dnešné 32-bitové platformy. V súčasnosti 32-bitové procesory a operačný systém môžu v počítači podporovať celkom 4 gigabajty pamäte. Zo 4 gigabajtov pamäte môžu operačné systémy prideliť iba 2 gigabajty pamäte danej aplikácii.
Je to oveľa dôležitejšie, pokiaľ ide o osobný počítač s prenosným počítačom a počítačom . Je to preto, že majú prístup k zložitejším programom a aplikáciám, nehovoriac o priestore pre pamäť pre procesory. Mobilné procesory majú na druhej strane obmedzený priestor a vo všeobecnosti majú pamäť integrovanú do procesora. Výsledkom je, že dokonca aj procesory s najvyššou úrovňou pre smartphony a tablety majú vo všeobecnosti iba 2 GB pamäte, takže nedosahujú hranice 4 GB.
Prečo sa to týka? Nuž, množstvo pamäte, ktoré procesor ovplyvnil zložitosť programov. Väčšina menších tabuliek a telefónov nemá schopnosť prevádzkovať extrémne zložité aplikácie, ako napríklad Photoshop . To je dôvod, prečo spoločnosť ako Adobe musí dať ďalšie mnoho aplikácií, ktoré robia rôzne aspekty jedného zložitejšieho PC programu. Použitím 32-bitového procesora s obmedzeniami pamäte nikdy nedosiahne rovnakú úroveň zložitosti, akú dokáže plný osobný počítač.
Čo je to 64-bitový CPU bez 64-bitového OS?
Zatiaľ sme hovorili o schopnostiach spracovateľov založených na ich architektúre, ale tu je kľúčový bod. Plné využitie procesora je len tak dobré ako softvér napísaný pre neho. Spustenie 64-bitového procesora s 32-bitovým operačným systémom skončí s plytvaním veľkého množstva výpočtového potenciálu procesora. 32-bitový operačný systém bude používať len polovicu registrov procesora, čím obmedzí jeho výpočtovú schopnosť. Bude mať stále rovnaké obmedzenia, ktoré má existujúci 32-bitový procesor s rovnakým operačným systémom.
To je v skutočnosti pomerne veľký problém. Väčšina architektonických zmien, napríklad 64-bitových procesorov, si zvyčajne vyžaduje, aby pre ne boli napísané úplne nové programy. To je veľký problém pre hardvérových výrobcov a tvorcov softvéru. Softvérové spoločnosti nechcú písať nový softvér, kým sa hardvér nedostaví na podporu predaja softvéru. Samozrejme, hardvér ľudia nemôžu predávať svoj produkt, pokiaľ nie je softvér na podporu. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo podnikové procesory, ako napríklad IA-64 Itanium od spoločnosti Intel, mali problémy. Mal malý softvér pre architektúru a jeho 32-bitová emulácia na spustenie existujúcich operačných systémov vážne ochromila procesor.
Takže, ako sa AMD a Apple dostali okolo tohto problému? Spoločnosť Apple začala pridávať 64-bitové opravy pre svoj operačný systém. Toto pridáva ďalšiu podporu, ale stále je spustený na 32-bitovom operačnom systéme. Spoločnosť AMD podnikla inú cestu. Navrhol svoj procesor na spracovanie natívnych 32-bitových operačných systémov x86 a potom pridal ďalšie 64-bitové registre. To umožňuje, aby procesor spustil 32-bitový kód rovnako efektívne ako 32-bitový procesor, ale s aktuálnymi 64-bitovými verziami Linuxu alebo nadchádzajúcim systémom Windows XP 64 využije celý procesný potenciál procesora.
Je čas správny pre 64-bitové počítače?
Odpoveď na túto otázku je áno aj nie. Priemysel dosahuje hranice 32-bitových výpočtov pre väčšinu počítačových trhov na vyšších úrovniach, ako sú napríklad podnikatelia a používatelia energie. Ak majú počítače zvýšiť rýchlosť a výkon, je potrebné urobiť skok na ďalšiu generáciu procesorov. Sú to systémy, ktoré vo všeobecnosti vyžadujú oveľa viac pamäte a výpočty veľkého počtu, ktoré získajú priame výhody 64-bitovej platformy.
Spotrebitelia sú iná záležitosť. Veľa úloh, ktoré priemerný spotrebiteľ robí na počítači, je viac než primerane pokrytá existujúcou 32-bitovou architektúrou. Nakoniec sa používatelia dostanú do bodu, v ktorom bude prepnutie na 64-bitové počítače zmysluplné, ale momentálne to nie je. Koľko spotrebiteľov tam bude pravdepodobne mať dokonca aj 4 gigabajty pamäte v počítačovom systéme aj v nasledujúcich dvoch rokoch?
Skutočné výhody 64-bitových počítačov budú nakoniec prechádzať na spotrebiteľov. Výrobcovia a vývojári softvéru chcú obmedziť množstvo produktov, ktoré majú podporovať, aby sa pokúsili znížiť náklady. Z tohto dôvodu sa nakoniec zamerajú výlučne na výrobu 64-bitového hardvéru a softvéru. Až do tej doby to bude nepríjemná jazda pre tých, ktorí sa rozhodnú byť skorým osvojiteľom.