كيف يمكن للتحويل من 32 إلى 64 بت تحسين الحوسبة؟
المقدمة
في هذه المرحلة ، انتقلت جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المكتبية من معالجات 32 بت إلى 64 بت. على الرغم من أن هذه هي الحالة ، لا تزال بعض أجهزة الكمبيوتر تحتوي على إصدارات 32 بت من Windows والتي لها بعض التأثيرات على مقدار الذاكرة التي يمكن الوصول إليها. لا يزال هناك عدد قليل من المعالجات المتنقلة المنخفضة التي تستخدم 32 بت على الرغم من أن هذا البرنامج لا يزال متاحًا.
المنطقة الكبيرة حيث معالجة 32 بت مقابل 64 بت هي في الحقيقة مشكلة متعلقة بالمعالجات اللوحية . معظم الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية لا تزال تستخدم حاليًا معالجات 32 بت. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أنها تميل إلى أن تكون أكثر كفاءة عندما يتعلق الأمر باستخدامها للطاقة ، كما أن الأجهزة محدودة الحجم بالفعل. ومع ذلك ، أصبحت المعالجات فئة 64 بت أكثر شيوعًا ، لذا من المفيد فهم كيفية تأثير المعالجات 32 بت مقابل 64 بت على تجربة الكمبيوتر.
فهم بت
تعتمد جميع معالجات الكمبيوتر على الرياضيات الثنائية بسبب الترانزستورات التي تشتمل على أشباه الموصلات داخل الرقائق. لوضع الأشياء بعبارات بسيطة للغاية ، فإن الشيء هو 1 أو 0 واحد ، إما مخزناً في معالجته بواسطة ترانزستور. تتم الإشارة إلى جميع المعالجات من خلال قدرة معالجة البت الخاصة بهم. بالنسبة لمعظم المعالجات الآن ، هذه 64 بتة ولكن بالنسبة للآخرين ، قد لا تزال محدودة بـ 32 بت فقط. إذن ماذا يعني عدد البتات؟
يحدد هذا التصنيف من المعالج أكبر عدد رقمي يمكن للمعالج معالجته. سيكون أكبر عدد يمكن معالجته في دورة ساعة واحدة مساوياً لـ 2 إلى القدرة (أو الأس) لتصنيف البتة. وبالتالي ، يمكن لمعالج 32 بت التعامل مع عدد يصل إلى 2 ^ 32 أو ما يقرب من 4.3 مليار. يتطلب أي رقم أكبر من هذا أكثر من دورة ساعة واحدة لمعالجة. بمعالج 64 بت ، من ناحية أخرى ، يمكنه التعامل مع عدد من 2 ^ 64 أو ما يقرب من 18.4 كوينتيليون (18،400،000،000،000،000،000). وهذا يعني أن معالج 64 بت سيكون قادراً على التعامل بكفاءة أكبر مع عدد كبير من الرياضيات. الآن ، لا تقوم المعالجات بالقيام بالرياضيات بشكل صارم ، لكن السلسلة الطويلة تعني أنها تستطيع إكمال أوامر أكثر تقدمًا في دورة ساعة واحدة بدلاً من الاضطرار إلى الانقسام إلى مضاعفات.
لذلك ، إذا كان لديك معالجان مشابهان يعملان بنفس سرعة الساعة ، فيُعطينا أوامر برمجة متماثلة ، يمكن أن يكون معالج 64 بت أسرع بمعدل أسرع من معالج 32 بت. هذا ليس صحيحًا تمامًا نظرًا لأن كل دورة على مدار الساعة لا تستخدم بالضرورة جميع البتات في مسار ولكن في أي وقت تكون أكبر من 32 ، فإن 64 بت ستستغرق نصف الوقت لهذه التعليمات.
الذاكرة هي المفتاح
أحد العناصر الأخرى التي تتأثر مباشرة بتقييم بت للمعالج هو مقدار الذاكرة التي يمكن للنظام دعمها والوصول إليها. دعونا نلقي نظرة على المنصات الحالية 32 بت من اليوم. يمكن لمعالجات 32 بت ونظام التشغيل حاليًا دعم ما مجموعه 4 غيغابايت من الذاكرة في الكمبيوتر. من 4 غيغابايت من الذاكرة ، يمكن لأنظمة التشغيل تخصيص 2 غيغابايت من الذاكرة فقط لتطبيق معين.
هذا الأمر أكثر أهمية عندما يتعلق الأمر بأجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المكتبية . وذلك لأن لديهم إمكانية الوصول إلى البرامج والتطبيقات الأكثر تعقيدًا دون ذكر مساحة الذاكرة الخاصة بالمعالجات. أما المعالجات المحمولة ، من ناحية أخرى ، فلديها مساحة محدودة وتحتوي بشكل عام على الذاكرة المدمجة في المعالج. ونتيجة لذلك ، فحتى معالجات نهاية العام للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية لا تحتوي إلا على 2 غيغابايت من الذاكرة ، لذا فهي لا تصل إلى حدود 4 جيجابايت.
لماذا هذا الأمر؟ حسنا ، كمية الذاكرة التي أثر فيها المعالج على تعقيد البرامج. لا تملك معظم الأجهزة اللوحية والهواتف الصغيرة القدرة على تشغيل تطبيقات معقدة للغاية مثل Photoshop . هذا هو السبب الذي يجعل شركة مثل Adobe تضع العديد من التطبيقات الأخرى التي يمكن أن تؤديها الجوانب المختلفة لبرنامج الكمبيوتر الشخصي الأكثر تعقيدًا. باستخدام معالج 32 بت مع قيود الذاكرة الخاصة به ، فإنه لن يحقق نفس المستوى من التعقيد الذي يمكن للكمبيوتر الشخصي الكامل القيام به.
ما هي وحدة المعالجة المركزية 64 بت دون نظام تشغيل 64 بت؟
لقد تحدثنا حتى الآن عن قدرات المعالجات القائمة على بنيتها ، ولكن هناك نقطة أساسية يجب القيام بها هنا. الاستخدام الكامل للمعالج جيد فقط مثل البرامج المكتوبة له. تشغيل معالج 64 بت مع نظام تشغيل 32 بت سيؤدي إلى إضاعة قدر كبير من إمكانات المعالج. لن يستخدم نظام التشغيل 32 بت سوى نصف سجلات المعالج مما يحد من قدرته على الحوسبة. سيظل يحتوي على نفس القيود المفروضة عليه على معالج 32 بت موجود مع نفس نظام التشغيل.
هذه في الواقع مشكلة كبيرة. تتطلب معظم تغييرات العمارة مثل معالجات 64 بت بشكل عام كتابة مجموعة جديدة تمامًا من البرامج لها. هذه مشكلة كبيرة لكل من صانعي الأجهزة وصانعي البرامج. لا ترغب شركات البرامج في كتابة البرنامج الجديد حتى يتم تثبيت الأجهزة لدعم مبيعات البرامج الخاصة بها. وبالطبع ، لا يستطيع الأشخاص الذين يبيعون الأجهزة بيع منتجاتهم ما لم يكن هناك برنامج يدعمها. هذا هو أحد الأسباب الرئيسية لحدوث مشكلات في وحدات المعالجة المركزية للشركات مثل IA-64 Itanium من Intel. كان هناك القليل من البرامج المكتوبة للعمارة ومضاهاة 32 بت لتشغيل أنظمة التشغيل الموجودة أصابت بشدة وحدة المعالجة المركزية.
لذا ، كيف تتغلب AMD و Apple على هذه المشكلة؟ بدأت شركة Apple بإضافة تصحيحات 64 بت لنظام التشغيل الخاص بها. هذا يضيف بعض الدعم الإضافي ، لكنه لا يزال يعمل على نظام تشغيل 32 بت. لقد اتخذت AMD طريقا مختلفا. وقد صممت معالجها للتعامل مع أنظمة تشغيل x86 32 بت الأصلية ثم أضافت سجلات 64 بت إضافية. هذا يسمح للمعالج بتشغيل شفرة 32 بت بشكل فعال مثل معالج 32 بت ، ولكن مع الإصدارات 64 بت الحالية من لينكس أو نظام التشغيل Windows XP 64 القادم سوف يستخدم إمكانات المعالجة الكاملة لوحدة المعالجة المركزية.
هل الوقت مناسب لحوسبة 64 بت؟
الجواب على هذا السؤال هو نعم ولا. تصل الصناعة إلى حدود الحوسبة 32 بت في الكثير من سوق الكمبيوتر الراقية مثل مستخدمي المؤسسات والطاقة. إذا كانت أجهزة الكمبيوتر لزيادة السرعة وقوة المعالجة ، فمن الضروري جعل الانتقال إلى الجيل التالي من المعالجات. هذه الأنظمة تتطلب عمومًا ذاكرة أكبر وحسابات أعداد كبيرة والتي ستحصل على الفوائد المباشرة لمنصة 64 بت.
المستهلكون أمر مختلف. يتم تغطية معظم المهام التي يقوم بها المستهلك العادي على الكمبيوتر بشكل كافٍ من خلال بنية 32 بت الموجودة. في نهاية المطاف ، سيصل المستخدمون إلى النقطة التي يكون فيها التحويل إلى الحوسبة 64 بت ذا معنى ، ولكنه لا يحدث حاليًا. كم عدد المستهلكين الذين سيحصلون على 4 غيغابايت من الذاكرة في نظام الكمبيوتر حتى خلال العامين القادمين؟
الفوائد الحقيقية للحوسبة 64 بت ستنتقل في النهاية إلى المستهلكين. ويفضل المصممون ومطورو البرامج الحد من تنوع المنتجات التي يحتاجون إلى دعمها في محاولة تقليل التكاليف. وبسبب هذا ، فإنها في نهاية المطاف سوف تركز فقط على إنتاج الأجهزة والبرامج 64 بت. حتى ذلك الوقت ، ستكون رحلة وعرّة لأولئك الذين يختارون أن يكونوا من الأوائل.