知识普及:浅谈64位处理器的发展与未来

  • 来源:未知
  • 时间:2018-11-07
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  近些年,随着智能手机行业竞争的加剧,手机硬件的发展速度异常迅速,单从处理器来说,小编还清晰的记得2010年1Ghz处理器首次出现在旗舰机上,2011年双核诞生,2012年四核流行,2013年八核开始普及。到了2014年,我们并没有看到“以此类推”理应出现的十六核处理器,而市场对处理器性能的需求并没有停止,于是64位处理器又开始重新进入人们的视线位处理器

  现有技术条件下,随着32位处理器性能继续被压榨,64位处理器将是今后处理器的发展方向。那么,什么是64位处理器?它与目前32位处理器又什么优势?对于用户与厂商以及整个行业又有哪些影响?针对种种问题,小编就来和大家聊聊64位处理器。

  说到64位,一般对网络技术稍有关注的人都会听说过。这里的64位是相对于32位而言的,这个位数指的是CPUGPRs(General-Purpose Registers,通用寄存器)的数据宽度为64位,为了处理数据,暂时储存结果,或者做间接寻址等等动作,每个处理器都具备一些内建的内存,这些能够在 不延迟的状态下存取的内存就称为寄存器。64位指令集就是运行64位数据的指令,也就是说处理器一次可以运行64位的数据,即8个字节的数据,而32位处理器就是一次只能处理32位,也就是4个字节的数据。如果我们将总长128位的指令分别按照16位、32位、64位为单位进行编辑的线位处理器,比如Intel的80286 CPU需要8个指令,32位的处理器需要4个指令,而64位处理器则只要两个指令,显然,在工作频率相同的情况下,64位处理器的处理速度会比16位、 32位的更快。

  由于地址使用的是特殊的整数,而64位处理器的一个ALU(算术逻辑运算器)和寄存器可以处理更大的整数,也就是更大的地址。传统桌面级32位 处理器的寻址空间最大为3.2G,超过3.2G以后,超过的部分则无法被读取,这也就是为什么我们逛电脑城的时候,明明电脑安装的是4GB内存,但是但是系统显示可用内存不会超过3.2G的原因,这使得很多需要大容量内存的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘,形成了运行效率的瓶颈。而64位的处理器在理论上则可以达到2的64次方也就是1800万TB,在目前来说几乎就是一个不可能达到的数字,所以64位的处理器能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象,对于那些要求多处理器可扩展性、更大的可寻址内存、视频/音频/三维处理或较高计算准确性的应用程序而言,64处理器可提供卓越的性能。

  说起64为处理器,有些人可能觉得很新鲜,但其实64位处理器并非现在才有的,如果要追溯64位处理器的源头,最早可以追溯到半个世纪以前,在当时,IBM就已经提出了“64位”处理器的概念,1961年,IBM所发布的IBM 7030 Stretch 超级电脑,就已经开始从32位数据字组发展到64位的指令字组。

  而在随后的几十年里,又随着计算机的飞速发展,人们开始意识到32位技术及基于32位架构的处理器已经无法满足服务器的重量负担时,才开始向 64位技术展开研究。到了90年代,64位处理器才真正在进入全面发展阶段,其中包括像IBM、intel、AMD以及HP这样的科技巨头都开始将64位 技术视为下一代处理器发展的重要技术之一。到如今,64位技术在桌面计算领域的应用已经很成熟了。

  上面说到的64位技术主要是在桌面计算领域,而在移动计算领域,64位技术直到现在才被重视,这主要是因为移动计算在近些年得到快速发展,正如开篇讲到的,在八核之后,截至目前,我们并没有看到十六核处理器的出现(核越多,功耗也就难以控制),而市场对性能的追求并没有停止。在衡量性能与功耗之后,引入已经成熟的64位计算技术似乎成了上游芯片级厂商的共同认知。

  在2011年,移动领域的芯片级霸主ARM公司正式推出了基于64计算技术的新一代处理器架构——ARMv8架构,其中包含了两个执行状态,即AArch64和AArch32,AArch64执行态针对64位处理技术引入了一个全新指令集A64,而AArch32执行态将支持现有的ARM指令集,所以兼容现有的32位计算技术。此外,ARM的64位架构,在性能、效率和规模成本之间也实现了完美的平衡。这是ARM公司的首款支持 64位指令集的处理器架构,并于2012年间推出基于ARMv8架构的处理器内核与开始授权,而最早与我们消费者见面的是2013年发布的苹果iPhone 5S上搭载的A7处理器。

  到了2014年,ARM下游芯片级厂商,也都纷纷开始基于ARMv8架构推出了64位处理器,如高通的Snapdragon 410、610、615、808、810,联发科MT6752、MT6732,三星的Exynos 5433,英伟达的TegraK1以及英特尔推出的凌动处理器Z3480等等。目前,已经有iPhone 5S、iPhone 6iPhone 6 Plus苹果的iPad系列,以及最近发布的首款搭载64位处理器的安卓手机HTCD820u,相信到了2015年,市面上会有一大波采用64位处理器手机上市。

  虽然64位处理器已经面世,并且已经开始被应用于移动设备上,但是在目前我们很难享受到64位处理器带来的优势。因为64位处理器并非直接提 升性能,它的主要作用是通过调用更多的内存来满足应用的运行需求,来发挥出64位处理器的线位的优势只是体现在超过3.2GB运行内存的时候,而iPhone5S本身只配备了1GB运行内存,安卓阵营目前最高也只有3GB。

  更重要的是,64位处理器虽然可以兼容32位系统及应用,但要实现线位的处理器是不行的,还必须得有64位的操作系统以及64位的应用软件才行,三者缺一不可,缺少其中任何一种要素都是无法实现64位计算的。在桌面计算领域,我们已经用上了64位的系统,不过应用目前并不多。而在移动计算领域,谷歌最近发布的AndroidL就是一款支持64位计算的操作系统,不过64位安卓应用,目前几乎为零。所以要想在手机上线位带来的优势,恐怕还得等一段时间之后才行。

  总的来说,在移动计算领域,64位处理器是未来的一个发展方向,虽然目前甚至一段时间里,作为用户的我们并不能在移动设备上享受到64位计算计算带来的优势,但这一定是相关厂商必备的竞争技术。从目前来看,智能手机和平板上的应用越来越复杂,应用的体积越来越大,对设备的计算水平要求越来越高,或许在未来的某一天,我们线GB运行内存的移动设备,那时候64位处理器的性能才能真正的都发挥。而目前所作的一切基础准备也都是有必要的。

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