64bitové procesory

DEFINICE 64bitový mikroprocesor je v jednom taktu schopen současně zpracovávat data a instrukce dlouhé 64 bitů; nabíz


DEFINICE
64bitový mikroprocesor je v jednom taktu schopen současně zpracovávat data a
instrukce dlouhé 64 bitů; nabízí rovněž možnost přímo adresovat mnohem větší
rozsah paměti, než je běžné u procesorů, které najednou zpracovávají pouze 32
bitů.
V dnešní době většina počítačů využívá 32bitové procesory (například Intel
Pentium nebo AMD Athlon XP) a 32bitové operační systémy (jako je Windows XP,
Mac OS nebo Linux). Tak tomu ale nebylo vždy.
Před několika lety stolní počítače používaly 8bitové mikroprocesory (třeba
Zilog Z80) a poté následovaly 16bitové čipy (Intel 8086 a Motorola 68000).
Údaje o počtu bitů zde informují o délce instrukčního slova, kterou je schopen
procesor za jeden takt zpracovat. Dalším vývojovým krokem jsou 64bitové
procesory.

Ten dělá to...
Intel byl od počátku gigantem mikroprocesorového průmyslu. Tato firma začala s
vývojem 64bitových procesorů v roce 1991 a první systémy s 64bitovým procesorem
Itanium dodala na trh o 10 let později.
Vývojáři Intelu ale již zpočátku zvolili architekturu zcela odlišnou od dosud
platného standardu x86 (neboli IA-32). Výsledná platforma se proto musí pro
provozování 32bitových aplikací uchylovat k neefektivnímu režimu emulace. Podle
představitelů výrobce ovšem spouštění těchto aplikací na nové platformě ani
nebylo účelem.
Zdá se, že průmyslový lídr ohromujícím způsobem nepochopil požadavky trhu a
chybějící skutečná kompatibilita s 32bitovými aplikacemi znamenala, že si
Itanium nezískalo takovou popularitu, která od něj byla očekávána. V roce 2003
bylo po celém světě prodáno zhruba 5,3 milionu serverů, přičemž z tohoto počtu
bylo 4,67 milionu (87 %) s 32bitovou architekturou x86. "Procesory Itanium byly
pouze v 19 000 serverech," tvrdí analytik IDC Mark Melanovsky.
Průlom přišel v dubnu 2003, kdy kalifornská firma Advanced Micro Devices (AMD)
představila platformu AMD64 a řadu 64bitových serverových procesorů Opteron. Na
rozdíl od procesorů Itanium mohou na čipech Opteron kromě nových 64bitových
instrukcí rychlým a efektivním způsobem běžet také stávající 32bitové aplikace.
Krok AMD vedl k rychlým a cenově přijatelnějším 64bitovým serverům, které
nemusejí čekat na vývoj 64bitových aplikací.
V září 2003 firma AMD představila rodinu procesorů Athlon 64 pro stolní a
přenosné počítače. V roce 2003 se prodalo na 35 000 serverů na bázi procesoru
Opteron (téměř všechny jako dvojprocesorové), což je téměř dvakrát více, než
dosáhl Intel s Itaniem.
Zřejmě i proto Intel v únoru letošního roku oznámil, že během několika měsíců
uvede na trh nové verze serverových procesorů Xeon (s kódovými názvy Nocona a
Prescott), které budou schopny zvládnout 64bitové aplikace a operační systémy.
Tuto novou funkci výrobce nazval Intel Extended Memory 64 Technology.
Analytici nicméně poznamenávají, že nové procesory Xeon pravděpodobně nebudou
nabízet integrované paměťové řadiče nebo spoje HyperTransport (technologie pro
vzájemné propojení čipů se stejnou rychlostí, na které pracuje operační paměť)
obsažené v procesorech AMD64. Nové procesory Intelu by ale měly být
kompatibilní s 64bitovými instrukcemi AMD.

Proč 64 bitů
Pro využití 64bitových procesorů se nabízejí dva hlavní důvody. Jedním z nich
je možnost využití velkého množství paměti. Využívání dat ve vysokorychlostní
polovodičové paměti je podstatně rychlejší, než jejich získávání z disku,
nicméně existují omezení množství dat, které umí počítač v paměti uložit.
Například u 32bitových procesů umí operační systém Windows 2003 Server
obsloužit 3 GB RAM, a dokonce i pro Unix jsou 4 GB stropem. Platforma AMD64 umí
adresovat 4 PB (petabajty) fyzické paměti, přičemž 64bitové procesory mohou
potenciálně adresovat až 18 EB (exabajtů).
Druhou výhodou 64bitových čipů je jejich schopnost zpracovat delší čísla s
plovoucí desetinnou čárkou, která se hojně využívají u vědeckých a inženýrských
výpočtů. Limitem 32bitových procesorů jsou výpočty hodnot do 232 (pak je nutné
využít softwarovou emulaci), 64bitové čipy umějí přímo pracovat s čísly do 264
(přibližně 18,45 miliardy miliard).
I když 64bitový procesor zvládne zpracovat za stejnou dobu dvakrát tolik
informací než procesor 32bitový, neznamená to ale, že je dvakrát tak rychlý
například programy se nespustí za poloviční dobu. Jako koncový uživatel si
rozdílu v rychlosti většinou nevšimnete. Rozdíl je významný u vytíženějších
serverů, které se starají o stovky či tisíce uživatelů, úložišť dat a procesů
současně. V podobných případech může využití 64bitových procesorů snížit nároky
na celkový počet serverů. A to z dlouhodobého hlediska přináší vyšší efektivitu.

Další procesory
Kromě těch výše jmenovaných existuje i řada dalších 64bitových procesorů.
Například 64bitové RISC (Reduced Instruction Set Computing) procesory zahrnují
rodinu UltraSparc firmy Sun Microsystems a nejnovější procesor IBM PowerPC 970
(který firma Apple nazývá G5). Mezi další patří třeba rodina procesorů PA-RISC
firmy Hewlett-Packard, procesory vyvinuté společností MIPS Technologies a
vyráběné licencovanými výrobci, mezi něž dnes patří Toshiba nebo SGI. V roce
2003 měly tyto procesory podle Melanovského celkem 9,8% podíl na trhu serverů.

10 368 x 64 bitů
Firma Cray staví masivní superpočítač pro paralelní výpočty s přezdívkou Thors
Hammer, který by měl sloužit pro výzkum zbraní NNSA (National Nuclear Security
Administration). Stroj v ceně 90 milionů amerických dolarů by měl být hotov
letos v létě, bude využívat clusteru 10 368 procesorů Opteron spolu s pevnými
disky o kapacitě 240 TB a 10 TB rychlé RAM.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.