64-разрядные процессоры

Сегодня в большинстве действующих компьютеров установлены 32-разрядные микропроцессоры (примером такого процессора является Intel Pentium) и 32-разрядные операционные системы (скажем, Windows XP, Mac OS, Unix или Linux)

Если вернуться на десятилетия назад, можно вспомнить, что на первом этапе настольные компьютеры строились на базе 8-разрядных микропроцессоров (например, Zilog Z80), после чего на сцену вышли 16-разрядные модели (Intel 8086 и Motorola 68000). Напомним, количество разрядов соответствует длине машинных слов, которые процессор может обработать за один такт. На следующем витке развития компьютерных систем, на пороге которого мы сейчас находимся, должен произойти переход к 64-разрядному процессору.

Чем могут похвастаться производители?

Корпорация Intel, признанный лидер микропроцессорной отрасли, приступила к разработке 64-разрядных архитектур в 1991 году, а первые системы на базе 64-разрядного процессоры Itanium появились на рынке в 2001-м.

Увы, инженеры Intel сразу сделали ставку на архитектуру, которая принципиально отличалась от привычного всем стандарта x86 (известного также как IA-32). Поэтому 32-разрядные приложения на мощных современных платформах могут выполняться только в режиме эмуляции, что неэф?фективно.

Следует признать, что лидеру отрасли не удалось предугадать потребности рынка, а отсутствие должной совместимости с 32-разрядными процессорами стало одной из причин того, что процессоры Itanium не получили пока широкого распространения. В 2003 году в мире было развернуто 5,3 млн. серверов. Из них 87%, по оценкам аналитика компании IDC Марка Мелановски, построено на основе 32-разрядной архитектуры x86. Между тем, процессоры Itanium установлены лишь в 19 тыс. серверов.

Прорыв наступил в апреле 2003 года, когда компания Advanced Micro Devices представила платформу AMD64, а также семейство 64-разрядных серверных процессоров Opteron. В отличие от Itanium на Opteron 32-разрядные приложения выполняются с максимальной эффективностью.

AMD положила начало переходу к более эффективным (с точки зрения соотношения цена/производительность) серверам. При этом пользователям не нужно ждать появления 64-разрядных приложений.

В ответ на действия конкурента в феврале нынешнего года корпорация Intel анонсировала новые версии серверных процессоров Xeon, разрабатывавшиеся под кодовыми наименованиями Nocona и Prescott. На серверы с такими процессорами можно устанавливать 64-разрядные операционные системы и приложения. Новые продукты выполнены по технологии, получившей название Intel Extended Memory 64 Technology.

Однако аналитики отмечают, что в новых моделях Xeon нет интегрированных контроллеров памяти, и они не поддерживают HyperTransport, технологию, которая обеспечивает обмен данными между процессорами со скоростью работы памяти. В 64-разрядных процессорах AMD такая функциональность есть.

Почему 64 разряда?

Для того чтобы выбрать компьютер на базе 64-разрядного процессора, могут быть две основные причины. Во-первых, возможность использования большого объема памяти. Высокоскоростная полупроводниковая память работает гораздо быстрее жесткого диска, но ее емкость ограничена. К примеру, сервер с 32-разрядным процессором, работающий под управлением Windows 2003 Server, может оперировать лишь 3 Гбайт оперативной памяти, и даже самые совершенные Unix-системы не позволяют задействовать более 4 Гбайт. В то же время платформа AMD64 позволяет осуществлять адресацию 4 петабайт (4 млн. Гбайт) физической памяти, а теоретический предел для 64-разрядного процессора равен 18 экзабайтам (18 млрд. Гбайт).

Второе преимущество 64-разрядных процессоров обусловлено их способностью обрабатывать большие числа с плавающей точкой. Такая потребность часто возникает при проведении научных и инженерных расчетов. Если максимальное число, которое можно обработать в 32-разрядном процессоре без программной эмуляции, равняется 2 в 32 степени (приблизительно 4,29 миллиарда), то в 64-разрядном оно составит уже 2 в 64 степени (примерно 18,45 миллиарда миллиардов).

64-разрядные процессоры по сравнению с 32-разрядными могут обрабатывать вдвое больший объем данных, нельзя сказать, что они в два раза быстрее — программа, к примеру, не может загрузиться за половину отведенного для этого времени. О существенных отличиях можно говорить, только когда речь идет о высокопроизводительных серверах, одновременно обслуживающих сотни тысяч пользователей, систем хранения и процедурных потоков.

64-разрядные процессоры архитектуры RISC

В мире есть и много других 64-разрядных процессоров. Например, к процессорам с сокращенным набором команд (RISC) относятся представители семейств UltraSPARC, выпускаемые компанией Sun Microsystems, и IBM Power. Не так давно сюда же добавились процессоры IBM PowerPC 970 (в Apple Computer их называют G5). Следует отметить также семейство PA-RISC компании Hewlett-Packard; процессоры, разработанные компанией MIPS Technologies и выпускаемые по лицензии рядом производителей. Корпорация Digital Equipment более десяти лет назад представила знаменитую архитектуру Alpha, которая сегодня уже стала историей. В 2003 году, по данным IDC, доля компьютеров с RISC-процессорами составляла 9,8% от общего числа серверов.

Защита вложений