انقلاب 64بیتی

همچنین قصد داریم ضمن برشمردن فواید این پردازنده‌های 64بیتی مشخص کنیم که آیا این فواید و مزایا 100% تضمین شده هستند یا نه؟ شاید با طرح این مقدمه، این پرسش به ذهن شما خطور کند که آیا از این پس باید تمام نرم‌افزارهای کاربردی را که برای محیط 32بیتی طراحی شده‌اند، دور بیندازید و نرم‌افزارهای مورد نیازتان را از نوع 64بیتی تهیه کرده و روی رایانه 64بیتی خود نصب کنید؟

تا زمان ابداع و ظهور محاسبات رایانه‌ای 64بیتی، تنها چیزی که در باره پردازنده‌ها می‌دانستیم این بود که مقدار عددی بیت‌های آن با مقدار پهنای ثبات‌های (رجیستر) آن، قابل تعریف بود. بر اساس این قانون، یک پردازنده 64بیتی باید ثبات‌های 64بیتی داشته باشد. بنابراین در یک عملیات منفرد قادر بود تا بر مقادیر 64بیتی کار کند.

اما آیا تنها تفاوت واقعی میان پردازنده‌های 32بیتی و 64بیتی این است که 64بیتی‌ها می‌توانند بیش از 4گیگابایت حافظه را آدرس‌دهی کنند؟ یا این‌که برچسب 64بیتی‌ای که بر این پردازنده‌ها زده‌ایم، ما را به تعریفی متفاوت با آنچه قبلا در مورد پردازنده‌های 4، 8، 16 و 32بیتی گفتیم، می‌رساند؟

برای رسیدن به پاسخ این پرسش، نخست باید بفهمیم منظور اصلی از معماری 64بیتی در پردازنده‌ها چیست؟ در قلمرو تراشه‌های رایانه‌های امروزی، عبارت 64بیتی بازگوکننده 2معنا است. نخست اینکه، آن‌ها دارای یک فضای آدرس 64بیتی هستند و دیگر اینکه، یک اندازه محلی داده 64بیتی دارند، که عموما به داده‌های عدد صحیح انتساب داده می‌شود. این به آن معناست که بیشتر مسیرها و ثبات‌های داخلی نیز پهنای 64بیتی دارند. اما تشخیص تفاوت پیاده‌سازی در ساختار پردازنده‌ها بسیارمهم است.

برای مثال پنتیوم‌ها در دهه 90 پردازنده‌هایی32بیتی بودند، درحالی‌که همه آن‌ها مسیرهای داده 64بیتی داشتند که از دید برنامه‌نویسان پنهان نگه‌داشته شده بود. در مورد پردازنده‌های 64بیتی امروزی، تعداد بیت‌های آدرس در قالب تعداد پین‌های این تراشه‌ها گنجانیده شده که البته در محصولات مختلف متفاوتند. با این‌حال هیچ‌یک از آن‌ها آدرس مسیر خارجی 64بیتی ندارند. از آن‌جا که فضای آدرس برابر است با 2 به توان تعداد بیت‌ها (n2)، در یک مسیر آدرس کامل، امکان آدرس‌دهی 16اگزابایت (Exabyites) حافظه (264 بایت) را فراهم می‌کند. در واقع تمام پردازنده‌های 64بیتی رایج امروزی اینتل و AMD، با برخورداری از 36بیت آدرس، توانایی آدرس‌دهی 64گیگابایت حافظه را دارند.

1ـ انقلاب 64بیتی کار با مقادیر 64بیتی را به‌جای 32بیتی برای پردازنده‌ها ممکن می‌سازد که مترادف آدرس‌دهی مقادیر بیشتری از حافظه است.

ما می‌توانیم از برنامه‌های نرم‌افزاری عظیم‌تر و پیچیده‌تری استفاده کنیم. آیا این کار با مقادیر عظیم‌تر داده نیز ممکن است؟ آیا رایانه ما سریع‌تر عمل خواهد کرد؟ شاید هم فوایدی را برای ما دربرداشته باشد که تاکنون از نظر فنی و تکنیکی امکان دسترسی به آن میسر نبوده است.

اولین فایده احتمالی، افزایش پهنای مسیر داده از 32بیتی به 64بیتی است. البته برنامه‌های نرم‌افزاری کاربردی سطوح متوسط، کمتر نیازمند آن خواهند بود. در حالی‌که این‌ ویژگی برای نرم‌افزارهایی با کارآیی بالا (که بیشتر مورد استفاده دانشمندانی است که با اعداد بسیار بزرگ سروکاردارند)، مفید و مناسب خواهد بود.

برای فهم بهتر موضوع بد نیست به این نکته توجه کنیم که نباید محتویات ثبات‌ها را صرفا اعداد در نظر بگیریم بلکه باید آن‌ها را مانند قطعات قلوه‌سنگ تشکیل شده از داده، فرض کنیم. مثلا در نرم‌افزارهای ویروس‌یاب، از آن‌جا که توانایی واکشی داده در هر لحظه از حافظه در پردازنده 32بیتی، 32بیت است بنابراین واضح است که پردازنده‌های 64بیتی با گذرگاه داده 64بیتی توان انتقال داده بیشتری نیز دارند و این یعنی استفاده از ویروس‌یاب 32بیتی در مقایسه با همان نرم‌افزار اما با معماری 64بیت بسیار کندتر است. ثبات‌هایی با پهنای بیشتر، این امکان را برای پردازنده‌های 64بیتی فراهم می‌کنند که ردپای داده‌های بیشتری را نیز در خود نگهدارند. به‌عنوان نمونه تصور این مساله که یک نرم‌افزار ممکن است نیاز به شمارش 2بیلیون مورد را داشته باشد، چندان سخت و دور از ذهن نیست. داشتن 64‌بیتی‌ها به‌ این معناست که نرم‌افزار بدون برخورداری از تکنیکی خاص به شمارش آن‌ها بپردازد.

2ـ دومین مزیت اساسی محاسبات رایانه‌ای 64بیتی، توانایی دسترسی پردازنده به مقادیر افزون‌تر حافظه است که این مهم در کارت‌های گرافیکی بیشتر به‌کار می‌آید که از فضای آدرس حافظه استفاده می‌کنند. ویندوز و گرداننده‌هایش نیز در حافظه استقرار دارند.

نیاز بیشتر نرم‌افزارهای کاربردی در حد 3گیگابایت حافظه است که به‌وسیله پردازنده‌های 32بیتی نیز قابل آدرس‌دهی است. اما با پیشرفت دائمی نرم‌افزارها و با در خدمت گرفتن حافظه اضافی توسط برنامه‌نویسان حافظه برنامه‌ها نیز هر روز بیشتر افزایش می‌یابد. نیاز این نرم‌افزارها به حافظه، فراتر از 32بیت است، چراکه نیاز به ظرفیت وسیع‌تری برای کاربرد داده بیشتری در حافظه دارند. بنابراین برای استفاده از این ویژگی و مزیت، این کار را به تکنیکی به‌نام نقشه حافظه IO (ورودی/خروجی) محول می‌کنند که این خود باعث آسان‌تر شدن برنامه‌نویسی می‌شود. حاصل این کار عنوان‌های نرم‌افزاری مطمئن‌تری خواهد بود که می‌توانند زودتر به بازار عرضه شوند. به‌عبارت دیگر، در برخی موارد طراحی نرم‌افزاری می‌توان از این ظرفیت بیشتر حافظه برای انجام سریع‌تر کارهای برنامه‌نویسی از جمله رمزگذاری، برنامه‌های کاربردی رسانه‌ای و بازی‌های رایانه‌ای سود برد.

3- نیازمندی به حافظه باید به‌طور کلی نیز مورد توجه قرار گیرد. اگر شما همزمان از چند برنامه کاربردی استفاده می‌کنید، اگرچه به‌صورت جداگانه نیاز چندانی به حافظه نداشته باشند، اما به‌طور کلی و در مجموع به حافظه زیادی نیاز خواهند داشت.

هرچند ویندوز در صورت نبود حافظه کافی برای همه برنامه‌ها نیز با صفحه‌بندی (Paging) آن‌ها در داخل و خارج حافظه به‌خوبی از عهده کارها برمی‌آید. به‌عبارت دیگر برنامه‌های غیرفعال برای آزاد کردن رم، در حافظه دیسک موقت نوشته شده و بعدا در صورت نیاز به حافظه بازگردانیده می‌شوند. از آنجا که دسترسی به دیسک به‌صورت قابل توجه‌ای کند است، اگر وظایف روی حافظه رم استقرار یابند، سوئیچ کردن بین آنها بسیار سریع‌تر انجام می‌گیرد.

داشتن یک پردازنده 64بیتی یکی از اولین ملزومات برای ورود به عالم محاسبات رایانه‌ای و پیوستن به انقلاب 64بیتی است. امروزه خوشبختانه بیشتر پردازنده‌های موجود در بازار دارای این خاصیت هستند.

در گام بعدی شما به مقدار حافظه رم کافی نیاز دارید و داشتن 8گیگابایت رم می‌تواند آغاز خوبی برای این کار باشد. این نیاز را در موقع خرید مادربورد در نظر داشته باشید زیرا هنوز هم بسیاری از مادربوردهای تنها امکان استفاده از ظرفیت حداکثر 4 گیگابایت رم را در اختیار قرار می‌دهند که باید از خرید آن‌ها اجتناب کرد.

نکته قابل تامل دیگر، انتخاب سیستم‌عامل، تهیه گرداننده‌ها و نرم‌افزارهای مناسب 64بیتی است. نگارش‌های 64 بیتی ویندوز اکس‌پی حرفه‌ای و همچنین ویندوزهای ویستا و انواع ویندوز7 (Home premium Buisiness ،Enterprise ،Ultimate و حرفه‌ای) همگی 64‌‌بیتی هستند.

در آینده پردازش و محاسبات رایانه‌ای 64بیتی، فناوری پردازنده‌ها را به اوج خود خواهد رساند. با عرضه پردازنده‌های 64بیتی اینتل با اسم رمز سندی‌بریج (Sandy bridge) و بولدوزر (Bulldozer) شرکت AMD، بیش از پیش از فواید این فناوری بهره خواهیم برد و بعید نیست با استفاده از فناوری خیره‌کننده Crystal Ball-gazing ، دستیابی به محاسبات رایانه‌ای و پردازنده‌های 128بیتی نیز چندان دور از ذهن نباشد.

به‌وجود آمدن ثبات‌های 128بیتی در پردازنده‌ها، امکان استفاده از دستورات 128بیتی را برای آن‌ها ممکن خواهد ساخت. مزایای این دستورات گسترده در حوزه نرم‌افزارهای اجرایی و محتوای رسانه‌ای، بازی‌های رایانه‌ای و همچنین پردازش برنامه‌های علمی، کاربردی به‌خوبی نمایان می‌شود. با این سرعتی که فناوری معماری پردازنده‌ها در پیش گرفته، شاید به همین زودی‌ها به شما بگوییم به دنیای پردازش 256بیتی خوش آمدید!