Технологическая индустрия изобилует модными словечками. Упаковка компьютера или компьютерного оборудования переполнена техническими терминами и значками. Один из наиболее известных из них — 64-битный . Таким образом, возникает вопрос, что именно означает 64-битный? Что это значит? И, самое главное, что это значит для вас?
Эта статья служит как техническим, так и практическим объяснением природы 64-битных вычислений.
Что такое 64-битные вычисления?
Информация в компьютерах обычно представлена в битах, в двоичной последовательности ( что такое двоичный код? код ?) единиц и нулей. Чем больше у вас битов, тем больше информации вы можете представить. В частности, последовательность из n битов может представлять 2 n разных фрагментов информации.
Многие аппаратные компоненты не работают с непрерывным потоком данных, а обрабатывают данные порциями, ограниченными определенным битовым размером. Процессор также ограничен размером слова : естественная единица данных процессора. Помимо прочего, этот размер слова определяет объем информации, который может быть обработан за один раз (в течение одного цикла аппаратных часов), и объем оперативной памяти, к которому можно получить доступ.
Когда мы говорим о 64-битном процессоре, мы имеем в виду процессор с 64-битным размером слова.
Операционная система играет ключевую роль в связи с аппаратными компонентами. Это операционная система, которая выполняет планирование процессов, адресацию памяти и доступ к хранилищу. Чтобы в полной мере использовать 64-битное оборудование, операционная система также должна активизировать свою игру. Именно по этой причине 32-разрядное и 64-разрядное различие переносится на операционную систему (например, существует отдельная 64-разрядная версия Windows). Таким образом, 64-разрядная операционная система предназначена для использования 64-разрядного оборудования.
На рынке потребительских компьютеров 64-разрядные вычисления используются для обозначения комбинации 64-разрядного оборудования (в частности, процессора) и 64-разрядной операционной системы.
От 32-битной до 64-битной
Несколько десятилетий назад 32-битные процессоры были изначально спроектированы, длина слова в 32 бита казалась достаточной. Тогда 4 МБ памяти было стандартом, поэтому 4 гигабайта (предел адресации памяти 32-разрядного процессора) считались астрономическими. Разница надеялась обеспечить достаточно буфера, чтобы выдержать испытание временем.
Как мы теперь знаем, это было не совсем правильно. Объемы памяти в четыре и восемь гигабайт являются стандартными для нового потребительского оборудования сегодня. Для коммерческого оборудования, серверов и мощных рабочих столов регулярно используется еще больше памяти. Через несколько лет эти цифры будут еще больше.
В некоторых областях текущее оборудование приближается к пределу того, что может быть реально достигнуто с помощью 32-разрядной архитектуры. В настоящее время отрасль находится в переходном периоде между 32-разрядными и 64-разрядными вычислениями. Благодаря нескольким попыткам обеспечить обратную совместимость (подробнее об этом позже) этот переход должен оказаться относительно безболезненным.
Преимущества 64-битных вычислений
Переход от 32-разрядных к 64-разрядным вычислениям имеет несколько практических преимуществ для пользователей. Наиболее заметными являются эффекты на скорость обработки и объем памяти.
Скорость и Точность
Благодаря 64-битному размеру слова размер фрагментов, с которыми ваш процессор может обрабатывать данные, удваивается. Более того, спецификация x86-64 увеличивает количество регистров общего назначения с 8 до 16, что делает 64-битный процессор технически более быстрым.
Это также влияет на точность, которая может быть достигнута процессором в его вычислениях; в конце концов, процессор может использовать вдвое больше битов для представления одного числа. С 64 битами вы можете сделать в 4 миллиарда раз больше комбинаций, чем с 32 битами.
Большая поддержка памяти
При работе с оперативной памятью компьютера используются адреса памяти. Эти адреса памяти передают расположение инструкций или данных в физической памяти компьютера (RAM). Хотя было разработано много умных схем адресации, количество доступных адресов ограничено максимальным количеством битов, которые его составляют.
Для 32-разрядных вычислений теоретически можно адресовать 4 гигабайта оперативной памяти. Если вы добавите больше оперативной памяти в 32-разрядную конфигурацию, процессор просто не сможет обратиться к дополнительной памяти. По сути, ситуация еще более ужасна, чем эта. Некоторые операционные системы резервируют часть доступной памяти для ядра операционной системы. Например, Windows обычно требует от 1 до 2 гигабайт для использования в ядре, что еще больше снижает объем памяти, доступной для приложений в пользовательском пространстве.
Если вы хотите использовать более 4 гигабайт памяти, 64-разрядные вычисления предлагают решение. Эти 32 дополнительных бита дают 64-битным схемам адресации теоретический верхний предел в 16 эксабайт (это 16 миллиардов гигабайт или 16 миллионов терабайт). На самом деле число ниже. Чтобы дать вам представление, текущая AMD64 (версия AMD для спецификации x86-64) поддерживает физическое адресное пространство около 256 терабайт.
Отображение памяти
Память компьютера на несколько порядков быстрее, чем память компьютера — даже хранилище SSD. Отображение памяти используется для ускорения некоторых взаимодействий хранения. Упрощенно, он загружает часто используемые файлы из хранилища в память компьютера, тем самым ускоряя последующий доступ.
Оперативные системы уже некоторое время используют отображение памяти, поэтому оно не ново для 64-битных вычислений. Тем не менее, существует заметная тенденция роста размеров файлов. Большие данные, большое видео, большие игры и так далее. При максимальном объеме памяти компьютера в 4 гигабайта (см. Приведенный выше раздел) отображение памяти также медленно урезается.
Так какие приложения принесут пользу?
Конкретно, это приложения, которые работают с большими данными. Ваш обычный текстовый процессор или веб-браузер не требует много памяти и регистров процессора. Они будут отлично работать с 32-битным процессором и 4 гигабайтами памяти. Однако даже для веб-браузеров разница явно заметна: устанавливать
Приложения, которые работают с кодированием, декодированием и шифрованием, могут извлечь большую выгоду из дополнительных регистров в 64-битных процессорах. Один из таких примеров — конвертация видео видеоредакторы видеоредакторы 3D-приложения могут выиграть, если рендеринг сильно загружен процессором. Для игр GPU возьмет на себя основной удар рендеринга, а игры получат большую выгоду от дополнительной оперативной памяти.
При правильной реализации некоторые процессы программного обеспечения HPC (высокопроизводительные вычисления), такие как стресс-тестирование, многозадачность и кластеризация, также могут выиграть от 64-разрядных.
Недостатки 64-битных вычислений
Хотя большинство доказательств в пользу 64-битных вычислений, следует также упомянуть и недостатки. В частности: увеличение использования памяти и отсутствие совместимости с 16-битным программным обеспечением и 32-битным драйвером.
Совместимость подробно обсуждается в следующем разделе.
Увеличение использования памяти
Эти же данные могут занимать больше памяти в 64-битной системе, чем в 32-битной системе. Это происходит в основном из-за увеличенной длины некоторых внутренних структур, таких как адреса памяти (большие указатели) и 64-битные числа. В более широком масштабе это не очень заметно. Не о чем беспокоиться, если у вас достаточно памяти для поддержки 64-битной системы.
Совместимость
Люди приложили немало усилий, чтобы сделать переход между 32-битными и 64-битными вычислениями как можно более плавным. Совместимость в 64-битных вычислениях может рассматриваться на нескольких уровнях. Мы начнем с процессора компьютера и перейдем к компьютерным приложениям.
Совместимость процессора
Центральная часть 64-битного парада, вам, безусловно, нужен 64-битный процессор. Вы можете узнать, есть ли у вас 64-битный процессор, посетив веб-сайт производителя или используя инструмент Securable от Gibson Research Corporation. Этот инструмент более внимательно рассматривает процессор на вашем компьютере и, помимо прочего, может сказать, имеет ли он максимальную длину в 64 бита. Помощник по обновлению до Windows 8.1 скажет вам то же самое.
64-разрядные процессоры стали стандартом для потребительских компьютеров с тех пор, как в 2003 году появились процессоры x86-64. Если вы купили процессор в последние несколько лет, у вас, вероятно, есть 64-разрядный процессор.
Совместимость с операционной системой
64-разрядные процессоры совместимы как с 32-разрядными, так и с 64-разрядными операционными системами. В настоящее время все популярные операционные системы выпускаются в двух вариантах. Если у вас 64-битный процессор, вы можете выбрать, какой из этих двух вариантов установить. Хотя, если вы хотите в полной мере использовать преимущества 64-разрядного процессора, вам придется использовать и 64-разрядную операционную систему.
Возможно, вы уже используете 64-битную операционную систему.
Совместимость драйверов
Очень важно отметить, что 32-разрядные драйверы не совместимы с 64-разрядной операционной системой, и наоборот. Другими словами, вашему оборудованию необходим 64-битный драйвер для работы с 64-битной операционной системой. Для почти всех недавно выпущенных аппаратных средств поставляются как 32-битные, так и 64-битные драйверы. Если вы пойдете в магазин и купите принтер HP, будьте уверены, что он будет иметь 64-разрядные драйверы.
Основная проблема существует со старым оборудованием, для которого в некоторых случаях производитель оборудования не может (или не хочет) создавать новые драйверы с 2003 года. Другими словами, оборудование, которое активно не поддерживалось в последнее десятилетие. Опять же, вы можете узнать у производителя, поставляются ли 64-битные драйверы. Для большинства продуктов их можно загрузить со страницы поддержки производителя.
Вы также можете проверить Центр совместимости Windows . Если продукт сертифицирован для Windows 8.1, он гарантированно будет работать как в 32-разрядной, так и в 64-разрядной версиях операционных систем.
Совместимость программного обеспечения
Много усилий было потрачено в надежде сделать неизбежный переход от 32-разрядных к 64-разрядным вычислениям настолько безболезненным, насколько это возможно. В результате, совместимость программного обеспечения практически без проблем. По сути, почти все 32-разрядные программы совместимы с 64-разрядными операционными системами.
Два типа программного обеспечения не поддерживаются в 64-битной операционной системе. Во-первых, из-за совместимости драйверов, описанной в предыдущем разделе, программное обеспечение не может полагаться исключительно на конкретный 32-разрядный драйвер. Во-вторых, программное обеспечение не должно включать 16-битный код (еще более древний предшественник 32-битного) в свой собственный код.
Вы можете снова проверить Центр совместимости Windows, чтобы увидеть, будет ли 32-разрядное программное обеспечение работать в 64-разрядной операционной системе Windows. Благодаря сертификации Windows 8.1 он будет работать как в 32-разрядных, так и в 64-разрядных версиях операционных систем.
Вы сейчас используете 64-битную или 32-битную систему? Что заставило тебя переключиться или что тебя сдерживает? Оставьте строку в комментариях!
Изображение предоставлено: Алексей Марк , Дертер