Технологии 64 битных процессоров

64 бита (англ. 64-bit ) в информатике и вычислительной технике используется для обозначения структур и типов данных, размер которых в памяти компьютеров составляет 64 бита, что равно 8 байтам. Архитектуры компьютеров, которые широко используют регистры, адресные шины или шины данных, разрядности 64 бита, называются 64-битными архитектурами (или 64-разрядными архитектурами).

64-битные архитектуры использовались в суперкомпьютерах с 1970-х годов (Cray-1, 1975), а в рабочих станциях и серверах с процессорами семейства RISC — с 1990-х годов. С 2003 года широко используются в персональных компьютерах (x86-64 и PowerPC 64), а с середины 2010-х годов и в мобильных устройствах — смартфонах и планшетах (ARMv8 AArch64).

64-битный регистр способен хранить в себе одно из 2 64 = 18 446 744 073 709 551 616 значений. Процессор с 64-битной адресацией памяти теоретически мог бы напрямую адресовать значительный объём оперативной памяти в 16 эксабайт (16 млн терабайт) памяти. Однако допустимые в реализациях физические и математические адреса часто ограничены значениями 48 бит (256 терабайтов), реже – 52 или 56 битов [1] [2] [3] [4] .

Содержание

История 64-битных процессоров [ править | править код ]

История 64-разрядных операционных систем [ править | править код ]

Современные 64-битные архитектуры [ править | править код ]

На 2019 год можно назвать следующие популярные 64-битные архитектуры:

  • Расширение архитектуры x86, созданное компанией AMD под названием «AMD64», и совместимая с ней «x86-64»:
  • Архитектуру AMD64 имеют процессоры Athlon 64, Opteron, Sempron, Turion 64, Phenom, Athlon II, Phenom II
  • Архитектуру EM64T (Intel 64) имеют процессоры Celeron (на базе ядер Core2 и новее), Pentium 4 (только Cedar Mill и поздние Prescott), Pentium D, Xeon (на базе 64-битных ядер), Core 2, Core i3, Core i5, Core i7 и некоторые Atom
  • 64-битные расширения VIA Technologies реализованы в VIA Nano
  • 64-битный режим архитектуры ARMv8, называемый AArch64 [16] :
    • ARMCortex-A53, Cortex-A57 и другие
    • Apple A7 и более новые
    • Snapdragon Kryo и более новые
    • 64-битная версия архитектуры Power:
      • IBM POWER6, POWER7 и более новые
      • IBM PowerPC 970
      • STI процессор Cell и IBM PowerXCell имеют 64-разрядное управляющее ядро.
      • IBM «Xenon» (ЦПУ приставки MicrosoftXbox 360) содержит 3 64-битных ядра PowerPC.
      • Архитектура SPARC V9, реализованная в:
        • Sun MicrosystemsUltraSPARC (все варианты), Niagara, OpenSPARC
        • FujitsuSPARC64
        • IBM z/Architecture, используемая в мейнфреймах zSeries и System z9, 64-битное развитие архитектуры ESA/390
        • Intel IA-64 (Itanium)
        • MIPS TechnologiesMIPS64
        • Реализации в RISC-V наборов команд с названием начинающимся на RV64, например, RV64I, RV64GC (RV64IMAFDC) и другие:
          • SiFive FU540
          • Kendryte K210
          • FADU Annapurna FC3081/FC3082
          • Alibaba XuanTie 910
          • Обработка изображений [ править | править код ]

            В обработке цифровых изображений под 64-битным форматом обычно подразумевают 48-битные цветные изображения (Deep Color), дополненные 16 битным альфа-каналом.

            Сменить шрифт на обычный короткая ссылка на новость:
            следующая новость | предыдущая новость Краткая историческая справка.

            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 оперативной памяти, 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 сих пор базовый набор команд, Intel 8086 был 16-битным. Эпоха 32-битных микропроцессоров началась с 1985 года с процессором Intel 386, с тех пор вплоть 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 вплоть 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 основном 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, в первую очередь, позволяло без всяких ограничений работать с линейными массивами данных объемом более 4Гб.
            В первую очередь 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, а также принципиальные трудности с созданием настольного процессора с архитектурой Intel IA64 сподвигли компанию Microsoft заняться портированием своих ОС на эту платформу.
            С этого момента 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).

            Читайте также:  Flash плеер для оперы

            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, в первую очередь – 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, а также у большинства будущих процессоров Intel за исключением Pentium M и Сeleron M.

            Дополнение от января 2008 года – на данный момент 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. В первую очередь 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.

            Читайте также:  Способы загрузки mac os

            Будут ли работать обычные приложения на 64-битной ОС Windows?
            1)32-битные приложения для Microsoft Windows – да, будут, при 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 оперативной памяти), но при 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, за исключением 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 в данный момент и что это может дать в будущем?
            Для обычных пользовательских повседневных программ перенос их в данный момент на 64-битную платформу не даёт какого-либо качественно скачка в производительности. Исключением, (да 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 более заметен выигрыш, программы для CAD/CAE (автоматизированное проектирование, моделирование и т.п.), а также программы для создания цифрового контента (обработка изображений, звука, видео), более подробную информацию уже, как правило, можно узнать на сайте фирмы-разработчика используемого вами ПО – как правило, 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 оперативной памяти и числу процессоров для 32 и 64-битных версий операционных систем от Microsoft:

            32- или 64-разрядный процессор компьютера – что лучше? Сегодня пользователи этим вопросом не заморачиваются по той простой причине, что все современные сборки ПК, как правило, комплектуются 64-разрядными процессорами. Но еще каких-то 5-6 лет назад споры о том, какой же процессор лучше — 32- или 64-разрядный – были популярнейшей темой различных компьютерных форумов в Интернете.

            Что такое разрядность процессора, в чем заключается отличие 32- от 64-разрядного процессора, и как это в конечном счете влияет на работу и производительность ПК с позиции обычного пользователя? В этом всем попытаемся разобраться ниже.

            0. Оглавление

            1. Как узнать разрядность установленного на ПК процессора?

            Чтобы узнать разрядность установленного на ПК процессора, лучше всего установить специальную программу, функционал которой предусматривает отображение детальной информации об аппаратных составляющих ПК. Например, программы CPU-Z или Speccy – их можно скачать c официальных сайтов совершенно бесплатно.

            Запустите одну из этих программ, подождите, пока те просканируют систему и отобразят аппаратные характеристики ПК. Зайдите в раздел меню, в котором содержатся данные о центральном процессоре ПК – вкладки «CPU» в программе CPU-Z или «Центральный процессор» в Speccy.

            Разрядность процессора отображается в графе «Инструкции», где выводятся данные о поддержке инструкций. Если процессор 64-разрядный, то в этой графе должно присутствовать об этом указание.

            В программе «CPU» в зависимости от производителя процессора это либо «EM64T» (Intel 64), либо «x86-64» (AMD 64).

            В программе Speccy все чуть проще – графа инструкции отображает либо «AMD 64», либо «Intel 64».

            Читайте также:  Maxview storage manager default password

            Если раздел «Инструкции» в обеих программах не отображает таких данных, это значит на ПК установлен 32-разрядный процессор.

            Но встретить 32-разрядный процессор сегодня не так-то и просто, это должна быть очень старая сборка ПК, ведь начиная с первого 64-разрядного процессора AMD Athlon 64, представленного в 2003 году, и поздних моделей Pentium 4 от Intel, на рынок компьютерной техники производители поставляют только 64-разрядные процессоры.

            2. Разрядность: что включает в себя этот термин?

            Как видим, определить разрядность процессора, установленного на ПК очень просто, но что же включает в себя сам термин разрядность? Разрядность процессора это – число разрядов (их еще называют битами), которые процессор способен обработать за один раз.

            Рост разрядности процессоров был обусловлен развитием компьютерных технологий.

            В 1971 году компанией Intel был создан первый 4-разрядный процессор 4004. Чуть позднее появился 8-разрядный 8080, затем 16-разрядный 8086. Первый 32-разрядный процессор 80386 компания Intel создала в 1985 году, и он в дальнейшем стал базой для всех сегодняшних моделей компьютерных процессоров. А вот первенство в создании 64-разрядного процессора принадлежит компании AMD – в 2003 году она создала Athlon 64.

            Термин разрядность применяется не только к процессорам, но также и к шинам. К примеру, технические характеристики видеокарт часто содержат указание разрядности шины памяти. Что касается определения термина разрядности шины, то здесь будет виднеться та же суть, что и у термина разрядности процессора. Так, разрядность шины это не что иное, как число бит, одновременно обрабатываемое шиной.

            3. Каковы преимущества 64-разрядных процессоров для обычных пользователей ПК?

            Для обычных пользователей, использующих ПК сугубо для своих личных нужд в рамках досуга, преимущество 64-разрядных процессоров заключается в возможности задействовать больше 4 Гб оперативной памяти. 64-разрядный процессор позволяет использовать 8, 16, 32 и даже более Гб оперативной памяти в работе ПК. Такая производительность необходима тем, кто использует ПК, загружая его многозадачностью, работая со сложными графическими программами или профессиональными видеоредакторами. И, конечно же, геймеры – для многих новинок игромира, для некоторых мощных видеоигр, начиная с 2011 года, может потребоваться как минимум 8 Гб оперативной памяти, чтобы играть на максимальном качестве игры.

            Для использования такого преимущества 64-разрядного процессора, на ПК должна быть установлена 64-разрядная операционная система, специфика которой сможет раскрыть весь мощностной потенциал ПК. А вот если на ПК с 64-разрядным процессором и, к примеру, с 8 Гб оперативной памяти установить 32-разрядную операционную систему, придется довольствоваться ограничениями – оперативная память будет доступна только в объеме 4 Гб. И весь мощностной потенциал «железа» ПК останется нераскрытым.

            Определить, на ПК установлена 32- или 64-разрядная Windows, можно, вызвав левой клавишей мышки контекстное меню на иконке «Мой компьютер» (или «Этот компьютер» в Windows 8 и 8.1). В меню выбираем «Свойства». Откроются основные системные характеристики, где в графе «Тип системы» и будет указана, какая Windows установлена — 32- или 64-разрядная.

            Это же можно определить, не выходя из программы Speccy – в разделе «Операционная система».

            32- и 64-разрядная Windows практически не отличаются ни установкой, ни настройкой, ни использованием. Скачать загрузочный образ Windows в Интернете или купить физический загрузочный диск можно очень легко и с одной, и с другой разрядностью операционной системы.

            Смотрите также:

            В данной статье будет подробно, в деталях, рассказано как создать нового пользователя в Microsoft SQL Server 2012 (в более старых редакциях, например в Microsoft SQL Server 2008 R2, набор действий…

            Здесь будет рассказано как добавить нового пользователя для работы в системе 1С:Предприятие 7.7. 0. Оглавление Добавление пользователя в конфигураторе Настройки значений по умолчанию (только для конфигурации "Торговля и…

            Здесь будет рассказано как добавить нового пользователя в Windows Server 2008 R2. 0. Оглавление Создание нового пользователя Редактирование свойств пользователя 1. Создание нового пользователя Запускаем диспетчер сервера ("Пуск" -…

            Добавить комментарий

            Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

            Adblock detector