64 бит процессор

Содержание

Платформа 64-й километр. Популярный обзор современных процессоров 64-битной архитектуры
64-битные x86 процессоры
80-ядерный 64-битный процессор Arm — краткий обзор Ampere Altra
- Похожие статьи
Understanding the differences between 8bit, 16bit, 32bit, and 64bit — Arrow Tech Trivia

64 бит процессор битные приложения не могут обращаться

Очень удивительно, но по каким-то причинам AMD возвратилась к использованию глиняной упаковки в Opteron заместо органической упаковки в Athlon XP. Будет ли осуществлен переход на органическую упаковку, не регламентируется, но думаем, что это непременно произойдет при повышении тактовых частот.

Платформа 64-й километр. Популярный обзор современных процессоров 64-битной архитектуры

&nbspИтак, молот 64 -битной реальности завис над нашими бедными головами еще на Computex’2002. Большущая резиновая кувалда от AMD, гордо реявшая над умеренными кибитками иных производителей, предсказывала революцию в бархатных перчатках. Волшебное слово Hammer прочно внедрилось в подкорку мозга, каверзно подпитывая разум умопомрачительными домыслами и гипотезами. Но наступил краснознаменный 2003 год, и многие иллюзии внезапно стали реальностью.
&nbspНа рынке появился полный боекомплект 64-битных микропроцессоров от именитых производителей. В славном авангарде технологической революции считается сейчас три фаворита промышленности: Intel с ее дорогим серверным Itanium 2 (правда, тут есть некие подвижки, но о их — чуток ниже ) , AMD со своими Opteron и Athlon 64 имегагигант IBM с яблоковым Power G5 . Все эти микропроцессоры уже взяли низкий старт и вполне конкретно претендуют на некую долю в наших с вами геймерских кошельках. Потому в этой статье мы постараемся рассмотреть преимущества и недостатки каждого процессора, также ответить на один простой вопрос.

&nbspИстинный ариец

&nbspЕще до выпуска новых процессоров игроки рынка разделились на два противоборствующих лагеря — сторонников совмещения 32-битной архитектуры с элементами 64-битной логики и пламенных революционеров, пропагандирующих переход с традиционной системы команд на новый набор системных функций и честную 64-битность. Лагерь революции возглавил процессорный гигант Intel , выпустивший на рынок флагмана новой волны — процессор Itanium , а позднее — усовершенствованный Itanium 2 . &nbsp
&nbspВ новой линейке ЦПУ от Intel , ориентированных на использование преимущественно в серверных приложениях и сверхмощных рабочих станциях, применяется система команд EPIC ( Explicitly Parallel Instruction Computing ). Она кардинально отличается как от традиционной CISC -системы, применяемой во всем семействе х86 -процессоров, так и от используемой в большинстве серверных процессоров системы команд RISC . На основе EPIC была разработана новая процессорная архитектура, получившая название IA-64 .
&nbspВ «старых» 32-битных процессорах с системой команд CISC функции по предсказанию ветвлений возложены на ядро процессора и приводят к множеству холостых циклов работы в случае ошибки в прогнозе. Новая же архитектура является суперскалярной — процессоры могут выполнять параллельно несколько инструкций. В IA-64 отбором, какие именно инструкции выполнять в конкретный момент времени, занимается не процессор, а компилятор. Именно он заранее определяет, какие участки кода должны обрабатываться одновременно, а какие — нет. Все команды программы компилятором упаковываются в 128-битные пакеты. В каждом пакете команд указывается, какие операторы следующего пакета могут выполняться параллельно.
&nbspЕсть у этой медали и обратная сторона. Усложнившаяся система команд и увеличенная длина команды в EPIC (порядка сорока бит) значительно замедляют компиляцию проекта под архитектуру IA-64. К тому же производительность и стабильность процессора с архитектурой IA-64 и, в итоге, коммерческий успех всего проекта Intel напрямую зависят от качества компиляторов под новую платформу.
&nbspК услугам компилятора — сто двадцать восемь 64-битных регистров общего назначения, сто двадцать восемь 82-битных (!) регистров для операций с числами с плавающей запятой и восемь 64-битных регистров ветвления. В EPIC включены мультимедийные команды, совместимые с MMX, позволяющие процессору одновременно обрабатывать восемь 8 -битных операндов, четыре 16 -битных операнда и два 32 -битных.
&nbspСовместимость с системой команд семейства х86 обеспечивается за счет аппаратного преобразования команд IA-32 в команды архитектуры IA-64 , что не может не сказаться на скорости выполнения вычислений. В конечном итоге не перекомпилированный в новую систему команд программный код выполняется слишком медленно, чтобы можно было говорить о полноценной поддержке старых приложений.
&nbspПервый Itanium был пробным шаром Intel и, на самом деле, не являлся коммерческим продуктом.

ПроцессорItanium 2 , вдвое опережающий по своей производительности предшественника , является квинтэссенцией всех идей архитектуры IA-64 сейчас. Ядро процессора содержит 221 миллион транзисторов, что более чем вдвое превышает аналогичный показатель AMD Opteron (но о нем — чуть ниже). За такт Itanium 2 способен выполнять до шести команд. Рабочая частота процессора составляет от 900 МГц до 1 ГГц . Он работает только с достаточно медленной памятью SDRAM PC100. Этот недостаток должен компенсироваться немалым объемом кэша L2 (от 1,5 до 3 Мбайт), работающего на полной частоте ядра. &nbsp
&nbspВследствие своей высокой цены (от тысячи долларов за младшую модель семейства) Itanium 2 занял нишу высокопроизводительного решения для мощных серверов и графических станций, требующих обработки больших объемов информации. Для серверов начального уровня предназначен Intel Xeon, а в секторе персональных компьютеров еще долго будет царить сплошной Pentium 4.
&nbspДо пришествия 64-битной технологииIA — 64 на рынок настольных ПК пройдет еще не один год. Intel, вероятно, будет выжидать, пока рынок созреет, и совершенствовать свою платформу, постепенно снижая цену на процессоры нового семейства. Совсем недавно появилась информация о выходе Itanium 2 с частотой 1 ГГц и1,5 Мбайт кэшапо достаточно божеской цене в семьсот семьдесят с небольшим у.е. Над этой новостью возвышается грозная тень злейшего друга Intel — компании AMD с двумя надувными кувалдами наперевес.

&nbspСухой остаток
&nbspИтого, мы имеем на сегодня практически патовую ситуацию — истинная 64-битность на рынок настольных ПК придет еще не скоро, да она там пока и не особо нужна. Intel, например, считает, что минимум до 2005 года потребность массового рынка в 64-битных решениях будет минимальной. И раньше этого срока корпорация спускаться с серверных небес на грешную потребительскую землю не собирается.
&nbspВ итоге флагманами потребительского рынка в деле перехода на новую платформу выступают AMD и IBM/Apple (для тех, кто любит погорячее). Их процессоры за счет увеличенного кэша, расширенного режима предсказывания и интегрированного контроллера памяти обеспечивают весьма и весьма достойную производительность в существующих приложениях и создают хороший задел на будущее. Целиком возможности новых процессоров раскроются с появлением 64-битных операционных систем в Windows XP и MacOS X, также вместе с массовым выходом соответствующих 64-битных приложений.
&nbspЧто касается IBM PC-совместимых ПК, то, учитывая предполагаемую цену Athlon 64, остается только сказать «оревуар» топ-моделям Athlon XP с ядром Barton — эта платформа, видимо, окажется заживо погребенной под осколками 32-битности. И каждое новое 64-битное приложение будет означать очередной гвоздь в гроб архитектуры х86-32. Как говорится, король умер — да здравствует король. На рынок hi-end выходит новый игрок с огромным багажом современных технологий.

64-битные x86 процессоры

Эволюция микропроцессоров исторически подразумевала увеличение разрядности целочисленных регистров процессора, т.е. максимального числа бит, образующих числа, над которыми можно было выполнять элементарные арифметические действия путём исполнения соответствующих команд. Также от этого параметра зависит объём линейно (без всяческих ухищрений, замедляющих работу) адресуемой оперативки, к которой может обращаться процессор.
Самый первый микропроцессор Intel 4004 был 4-битным, а основатель семейства x86, т.е. первый процессор, использующий наиболее популярный до сего времени базовый набор команд, Intel 8086 был 16-битным. Эпоха 32-битных микропроцессоров началась с 1985 года с процессором Intel 386, с того времени прямо до Intel Pentium4 и AMD AthlonXP включительно система команд процессоров только дополнялась (MMX, SSE/SSE2/SSE3, 3Dnow!), но, несмотря на увеличение разрядности внешних шин и шин кэшей прямо до 256-бит в некоторых случаях, число разрядов целочисленных регистров общего назначения оставалось равным 32.
Тем временем, практически все высокопроизводительные процессоры более поздних, нежели x86, архитектур (преимущественно — варианты RISC) уже давно были 64-битными. (Первый такой процессор, MIPS R3000, появился в 1994 году и был известен в главном по рабочим станциям и серверам SGi). Более того, Intel продвигала уже второе поколение собственных изначально 64-битных процессоров с архитектурой IA64(базирующейся на технологии VLIW) с коммерческим названием Itanium, не обладавших программной x86-совместимостью.
Однако в 2002 году компания AMD представила развитие архитектуры x86 под названием AMD64, представляющее собой очередное расширение набора команд x86, но рассчитанное на работу с 64-битными целочисленными регистрами общего назначения. В «железе» этот набор команд впервые был реализован на процессорах семейства AMD K8: Opteron/Athlon64, полностью программно совместимых и с обычными x86 процессорами.
В течении последующих двух лет стало ясно, что полная реализация потенциала этих процессоров возможна только при работе в операционной системе, использующей соответствующий набор команд и 64-битную адресацию памяти, что, сначала, позволяло без всяких ограничений работать с линейными массивами данных объемом более 4Гб.
Сначала на новые процессоры были портированы ОС семейства Linux вместе с достаточно представительным набором критичных к скорости процессора и требующих больших объёмов памяти приложений. Скорость и стабильность работы новых процессоров, также принципиальные трудности с созданием настольного процессора с архитектурой Intel IA64 сподвигли компанию Microsoft заняться портированием своих ОС на эту платформу.
Отныне стало ясно, что набор команд AMD64 станет новым индустриальным стандартом, и Intel не осталось ничего другого, как добавить в свои процессоры полный аналог набора команд AMD64, в реализации Intel названный EM64T (Extended Memory 64-bit Technology).

Чем принципиально 64-битные x86 процессоры отличаются от 32-битных?
Помимо возможности быстрой работы с целыми 64-битными числами и прямой адресации несравнимо больших объёмов как виртуальной, так и физической памяти, новый индустриальный стандарт для x86 процессоров ликвидировал три принципиальных недостатка этой архитектуры:
1)Удвоение числа целочисленных регистров общего назначения — по этому параметру все потомки Intel 386 очень сильно отставали от современных RISC и VLIW процессоров. Использование компилятором этих регистров позволяет заметно улучшить эффективность реализации многих алгоритмов.
2)Использование для операций с плавающей точкой не стека, а регистров, используемых в наборе команд SSE2. Очень заметно отражается на производительности, но также требует перекомпиляции программного обеспечения.
3)DEP — Data Execution Protection (защита от передачи на выполнение содержимого сегмента данных при возникновении ошибки переполнения), также называется EVP (Enhanced Virus Protection), сильно затрудняет работу определённых классов вредоносных программ, сначала — червей и троянцев. Не требует перекомпиляции ПО, поддерживается и 32-битными ОС Microsoft, начиная с WindowsXP SP2 и Wndows 2003 Server SP1.

Что нужно для работы 64-битных x86 приложений на моём ПК?
1)64-битный x86 процессор. На момент написания FAQ это были процессоры AMD с поддержкой технологии AMD64 и Intel c EM64T, соответственно. Конкретно речь идёт о AMD Opteron/Athlon64/Turion 64(мобильный аналог Athlon64)/Sempron 64/Phenom64. У Intel поддержка EM64T присутствует у процессоров Celeron D 3X1/3X6, Pentium4 5X1/5X6/6XX, Pentium D, Pentium XE (не Pentium4 XE!), всех Xeon DP с 800МГц с шиной и XeonMP c 667МГц шиной, также у большинства будущих процессоров Intel кроме Pentium M и Сeleron M.

Дополнение от января 2008 года — сейчас набор команд AMD64/EM64T окончательно стал стандартом для всех производимых мобильных, настольных и серверных x86 процессоров Intel и AMD.

Также надо убедиться, что процессор корректно опознаётся BIOS’ом материнской платы (это означает, что в него загружен необходимый микрокод, несоблюдение этого условия может привести к серьёзным проблемам в работе компьютера). В некоторых ситуациях может потребоваться обновление BIOS материнской платы. Сначала это касается процессоров Intel, поскольку не все LGA775-материнские платы изначально поддерживали такие процессоры.
2)Операционная система.
На момент написания FAQ доступны следующие ОС:
Microsoft Windows XP Professional x64 Edition, Microsoft Windows 2003 Server x64 Editions (Standart/Enterprise/Datacenter), Windows Server 2008, также на платформу AMD64 перенесены Sun Solaris и различные варианты Linux и FreeBSD,(детальное рассмотрение особенностей unix-подобных ОС выходит за рамки данного FAQ), Windows Vista также имеет x64 версии всех редакций кроме начальных.
3)Драйверы. Все драйверы, работающие в ядре системы должны быть 64-битными, обратной совместимости не предусмотрено. Для наиболее распространённых комплектующих (видеокарты nVidia GeForce и ATi Radeon, чипсеты и дисковые контроллеры Intel, VIA, nVidia) такие драйверы уже написаны.

Будут ли работать обычные приложения на 64-битной ОС Windows?
1)32-битные приложения для Microsoft Windows — да, будут, при всем этом в некоторых ситуациях возможен прирост производительности по сравнению с выполнением на том же компьютере, но под 32-битной ОC(особенно если приложение использует очень большие объёмы оперативки), но при всем этом 32-битные приложения не могут обращаться к 64-битным DLL и элементам Active Controls и наоборот. (На практике это выразилось в том, что в составе 64-х битных Windows Internet Explorer оставлен 32-битным для корректной работы со страницами, содержащими ActiveX элементы.)
2) 16-битные приложения для Microsoft Windows — нет, кроме нескольких программ-инсталляторов.
3) DOS-приложения — нет. (На момент написания FAQ стало известно о портировании на 64-битные версии Windows прекрасно зарекомендовавшего себя OpenSource эмулятора DosBox, что почти полностью снимает возможные проблемы)
4)Приложения Windows для IA64(Itanium) — нет.

Что всё это даст мне на этот момент и что это может дать в дальнейшем?
Для обычных пользовательских повседневных программ перенос их на этот момент на 64-битную платформу не даёт какого-либо качественно скачка в производительности. Исключением, (ну и то относительным) являются только некоторые новейшие высокотехнологичные игры.
Наибольшую пользу от перехода на 64-бита получают программы для работы с базами данных, причём чем больше объём используемых данных, тем паче заметен выигрыш, программы для CAD/CAE (автоматизированное проектирование, моделирование и т.п.), также программы для создания цифрового контента (обработка изображений, звука, видео), более подробную информацию уже, обычно, можно узнать на сайте фирмы-разработчика используемого вами ПО — обычно, из сроков готовности 64-битных версий секретов никто не делает.
Из программ, портирование которых на 64-бит Windows завершено или близится к завершению стоит упомянуть Microsoft SQL Server 2000 и 2005, Cakewalk Sonar 4.0, CryTek FarCry, Epic Unreal Tournament 2004, SiSoft Sandra 2005 Полный список ПО, которое находится на разных стадиях переноса под Windows x64 можно найти здесь.

Сравнительная таблица ограничений по максимальному объёму используемой оперативки и числу процессоров для 32 и 64-битных версий операционных систем от Microsoft:

Общие ограничения по объёму используемой памяти	32-Bit	64-Bit
Полное виртуальное адресное пространство	4 ГБ	16 TБ
Виртуальное адресное пространство для 32-битного процесса	2 ГБ (3 ГБ c ключом загрузки /3ГБ )	4 ГБ если программа откомпилирована с ключом /LARGEADDRESSAWARE (2 ГБ без этого)
Виртуальное адресное пространство для 64-битного процесса	Не применимо	8 TБ
Paged pool(Выгружаемый стек)	470 МБ	128 ГБ
Non-paged pool(Невыгружаемый стек)	256 МБ	128 ГБ
System Page Table Entry(PTE)	660 МБ to 900 МБ	128 ГБ
Ограничения по физическому объёму памяти и количеству процессоров	32-Bit	64-Bit
Windows XP Professional	4 ГБ / до 2 CPU	128 ГБ / до 2 CPU
Windows Server 2003, Standard Edition	4 ГБ / до 4 CPU	32 ГБ / до 4 CPU
Windows Server 2003, Enterprise Edition	64 ГБ / до 8 CPU	1 TБ / до 8 CPU
Windows Server 2003, Datacenter Edition	64 ГБ / 8 — 32 CPU	1 TБ / 8 — 64 CPU
Windows Server 2008, Web Edition	4 ГБ / до 4 CPU	32 ГБ / до 4 CPU
Windows Server 2008, Standart Edition	4 ГБ / до 4 CPU	32 ГБ / до 4 CPU
Windows Server 2008, Enterprise Edition	64 ГБ / до 8 CPU	2 TБ / до 8 CPU
Windows Server 2008, Datacenter Edition	64 ГБ / до 32 CPU	2 TБ / до 64 CPU
Windows Server 2008, HPC Edition	—	128 ГБ / до 4 CPU

80-ядерный 64-битный процессор Arm — краткий обзор Ampere Altra

Cведения о максимально поддерживаемых объемах памяти для 64-битных версий Windows Vista можно найти здесь.

Содержание

Платформа 64-й километр. Популярный обзор современных процессоров 64-битной архитектуры

64-битные x86 процессоры

80-ядерный 64-битный процессор Arm — краткий обзор Ampere Altra

Похожие статьи

Understanding the differences between 8bit, 16bit, 32bit, and 64bit — Arrow Tech Trivia