فناوری ۶۴ بیتی دنیای پردازنده ها

در اوایل سال ۲۰۰۳ كمپانی AMD به صورت رسمی نسل هشتم (K۸) پردازنده های خود را با مشخصه ۶۴ بیتی معرفی نمود و سهم فروش خود را از بازار (Market Share) , با این سری پردازنده ها به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد .

روند محبوبیت پردازنده های ۶۴ بیتی برای كمپانی اینتل تولید كننده پردازنده های ۳۲ بیتی Pentium ۴ علارقم اینكه سهم عمده بازار را با محصولات خود در دست دارد , به عنوان یك زنگ خطر تلقی می گردد , به همین خاطر اینتل پس از ۲ سال سكوت در مقابل پردازنده های ۶۴ بیتی , در اوایل سال ۲۰۰۵ نسخه ۶۴ بیتی از پردازنده Pentium ۴ با شماره خانواده ۶۰۰ را معرفی و به بازار عرضه كرد . در این مقاله قصد داریم ابتدا به مفهوم و چگونگی پردازش ۶۴ بیتی اشاره كنیم و سپس به بررسی و مقایسه دو تكنولوژی Intel EM۶۴T و AMD۶۴ كه پردازش ۶۴ بیتی را به ترتیب برای پردازنده های اینتل و AMD میسر ساخته اند , می پردازیم.


مفهوم پردازش ۶۴ بیتی پردازش ۶۴ بیتی به عملیات پردازشی اتلاق می شود كه بر روی دستورالعمل ها یا داده ها با حداكثر طول ۶۴ بیت صورت می گیرد , این مشخصه مستقیما به توانایی ثبات (Register) های پردازنده ارجاع داده می شود . ثبات بخش كوچك از حافظه فوق العاده سریعی است كه پردازنده برای ذخیره ارزش (Value) های عملیاتی از آن استفاده میكند . ثبات ها برای پردازنده مشابه دست هایی هستند كه اشیایی كه قرار است بر روی آنها عمل خاصی صورت پذیرد را نگهداری می نمایند .


بنابر این تعداد ثبات ها و ظرفیت ذخیره سازی آنها در كارایی پردازنده تاثیرگذارند . یك پردازنده ۶۴ بیتی توانایی ذخیره سازی ارزش های ۶۴ بیتی را در داخل ثبات های خود دارد , لذا این پردازنده می تواند اعداد صحیح یا اعداد با ممیز شناور بزرگتری را در داخل یك ثبات خود نسبت به پردازنده ۳۲ بیتی ذخیره سازی موقت كند .


به عنوان مثال برای پردازش عملیات جمع دو عدد مانند ۳+۲ هر یك از ارزش ها تا زمان پایان یافتن عمل جمع در داخل یك ثبات ذخیره می شوند و ارزش ۵ نیز به منزله حاصل و نتیجه پردازش در داخل سومین ثبات ذخیره گشته و جهت انتقال به خارج انتظار می كشد , در صورتی كه عملیات با اعداد یا دستورالعمل هایی برنامه ریزی شده باشد كه ظرفیت آنها فراتر از ظرفیتی باشد كه یك ثبات ۳۲ بیت ارائه می كند در پردازنده های ۳۲ بیت قابل اجرا به صورت مستقیم نخواهد بود و باید به چندین عملیات با ظرفیت كمتر شكسته شود , در حالی كه در پردازنده ۶۴ بیت این عملیات به صورت مسقیم قابل اجرا بوده و در زمان كوتاه تری پردازش خاتمه می یابد .


بهره گیری از ثبات های ۶۴ بیتی تنها زمانی به عنوان مزیت یك پردازنده به شمار می آید كه نرم افزار های اجرایی روی آن در محدوده عددی فراتر از ۳۲ بیت برنامه ریزی شده باشند در غیر این صورت پردازنده ۶۴ بیت یا از اجرای دستورالعمل فوق امتناع میكند (مانند پردازنده های Itanium ۲ كه تنها برای كاربردهای ۶۴ بیتی طراحی شده اند ) یا اینكه با حالت سازگار ۳۲ بیتی پردازش را به پایان می رساند .


عدم وجود بسترهای نرم افزاری , رویكرد به پردازش ۶۴ بیتی را در تمامی كاربردها , غیر ممكن ساخته است , به همین دلیل پردازنده های ۶۴ بیتی نسل هشتم AMD و Pentium ۴ سری ۶۰۰ از اینتل , به عنوان پردازنده های سازگار با هر دو نوع نرم افزار ۳۲ بیت و ۶۴ بیت , در سه حالت زیر مدیریت می شوند :

۱) حالت ۶۴-Bit كه ویژه سیستم عامل و نرم افزارهای ۶۴ بیتی در نظر گرفته شده است .


۲) حالت Compatibility كه برای سیستم عامل ۶۴ بیتی و سازگاری آن با برنامه های ۳۲ بیتی طراحی شده .


۳) حالت Legacy ویژه سیستم عامل و نرم افزار های ۳۲ بیتی . مزیت پردازنده ۶۴ بیتی تنها در افزایش سرعت

محاسبات خلاصه نمی شود , افزایش ظرفیت حافظه ای كه این پردازنده می تواند آدرس دهی و استفاده نماید نیز مزیت دیگر یك پردازنده ۶۴ بیتی می باشد .


آدرس دهی حافظه یكی از وظایف كلیدی هر پردازنده به شمار می رود كه طول هر آدرس باید حداكثر به اندازه یك ثبات پردازنده تعریف شود .

در یك پردازنده با ثبات های ۳۲ بیتی حداكثر میتوان ۲۳۲ آدرس مختلف برای حافظه ایجاد نمود كه این عدد معادل ۴ گیگابایت حافظه فیزیكی ترجمه می شود . تا كنون شیوه های مختلفی ابداع گشته اند كه به صورت مجازی حداكثر حجم حافظه ای كه پردازنده ۳۲ بیتی می تواند آدرس دهی نماید را افزایش دهند اما همگی آنها كارایی كلی كامپیوتر را قربانی محاسبات مجازی می كنند . دو برابر كردن طول ثبات ها به ۶۴ بیت در پردازنده های ۶۴ بیتی به طور موثری , آدرس دهی حداكثر ۱۶ ترابایت حافظه فیزیكی را میسر می سازد .

بررسی تكنولوژی AMD۶۴ AMD Opteron Processor به كمك این تكنولوژی كمپانی AMD توانست پردازنده های نسل هشتم خود را به عنوان اولین پردازنده های سازگار با دو شیوه پردازش ۶۴ بیت و ۳۲ بیت عرضه نماید . پردازنده های ۶۴ بیتی این نسل Athlon ۶۴ برای بازار محصولات میان قیمت و گران قیمت كامپیوترهای شخصی و Opteron برای بازار محصولات گران قیمت ایستگاه های كاری و سرور ها در نظر گرفته شده اند .


علارقم اینكه هنوز هیچ نسخه كامل ویندوز ۶۴ بیتی به صورت رسمی معرفی نشده و نرم افزارهایی كه به صورت ۶۴ بیتی برنامه ریزی شده اند بسیار نایاب و گران قیمت هستند این دو پردازنده به شدت در میان كاربران محبوب گشته اند و كارایی قابل قبولی در برنامه های ۳۲ بیتی ارائه كرده اند . افزایش كارایی در كاربردهای ۳۲ بیتی این پردازنده ها را نمی توان به ثبات های ۶۴ بیتی آنها مربوط كرد .


علاوه بر این فركانس كاری آنها نیز بسیار پایین تر از همرده های Pentium ۴ خود می باشد . آنچه كه در داخل این پردازنده ها موجب افزایش كارایی و محبوبیت روز افزون آنها گشته , كنترلر حافظه مجتمع و گذرگاه Hypertransport است . AMD در معماری نسل هشتم پردازنده های خود , با انتقال كنترلر حافظه از تراشه «پل شمالی» به پردازنده , تحولی در شیوه دسترسی به حافظه ایجاد كرده . تا قبل از این پردازنده برای دسترسی به حافظه می بایست با تراشه «پل شمالی» ارتباط بر قرار كنند و داده ها را با اختصاص دادن حجم بالایی از پهنای باند ارزشمند گذرگاه FSB , از این تراشه دریافت كند .


اما در شیوه نوین مسیر ارتباطی پردازنده با حافظه از گذرگاه FSB تفكیك و دسترسی مستقیم به حافظه میسر گشته است . علاوه بر این گذرگاه FSB نیز متحول شده و انتقال اطلاعات موازی آن در پردازنده های قبلی به صورت سریال با گذرگاه ویژه Hypertransport صورت می پذیرد . به كمك این دو تحول در معماری پردازنده , كارایی پردازنده ها با سرعت ۲ گیگاهرتزی در حد همرده های Pentium ۴ ۳ گیگاهرتزی كه به شیوه سنتی به حافظه دسترسی دارند , قرار گرفته است . بررسی تكنولوژی EM۶۴T Pentium۴ سری ۶۰۰ با Extended Memory ۶۴ Technology اولین پردازنده های ۶۴ بیتی «سازگار» از كمپانی اینتل به شمار می روند این تكنولوژی تقریبا مشابه AMD۶۴ جهت توسعه پردازش ۶۴ بیتی كاربرد دارد و در سه حالت ذكر شده می تواند داده ها و دستورالعمل ها را پردازش نماید .


علارقم اینكه AMD برای بهره گیری از AMD۶۴ در معماری پردازنده های خود تغییر اساسی ایجاد نمود , اینتل برای به كار گیری EM۶۴T در Pentium ۴ های سری ۶۰۰ تنها یك هسته جدید به نام Prescott ۲M بر پایه هسته Pentium ۴ های سری ۵۰۰ به نام Prescott , طراحی كرده است , لذا در معماری و نوع سوكت پردازنده هیچ تغییری داده نشده و پردازنده های جدید می توانند بر روی اغلب مادربردهای موجود در بازار سوار شوند .
EM۶۴T و AMD۶۴ به صورت گسترده ای با یكدیگر سازگاری دارند بنابر این انتظار می رود تهیه كد نرم افزار های ۶۴ بیتی سازگار با هردو پردازنده , كار دشواری نباشد همچنین میكروسافت تضمین كرده , نسخه نهایی سیستم عامل Windows XP ۶۴-Bit كه در اواسط ماه «می» عرضه می شود با هر دو پردازنده به خوبی عمل خواهد كرد . پردازنده های Pentium ۴ سری ۶۰۰ Intel Pentium ۴ ۶۰۰ Series این سری پردازنده ها تا كنون در چهار مدل ۶۳۰ , ۶۴۰ , ۶۵۰ و۶۶۰ عرضه شده اند كه به ترتیب با سرعت ۰/۳ , ۲/۳ , ۴/۳ و ۶/۳ گیگاهرتزی عمل می كنند . پردازنده های فوق همگی مبتنی بر هسته Prescott ۲M با ۲ مگابایت حافظه كاشه سطح ۲ برای سوكت ۷۷۵ طراحی شده اند , گذرگاه FSB ۸۰۰ مگاهرتزی و پشتیبانی از حافظه های DDR۲ از جمله دیگر امكانات این پردازنده ها می باشد علاوه بر اینها مدل ۵۷۰ نیز با فركانس ۸/۳ گیگاهرتز در سه الی چهار ماه آینده معرفی خواهد شد .


پردازنده های سری ۶۰۰ مطمئنا تنها پردازنده های ۶۴ بیتی اینتل نخواهند بود , این كمپانی قصد دارد در آینده EM۶۴T را در پردازنده های Celeron نیز تعبیه نماید تا امكان دسترسی به پردازنده ۶۴ بیتی ارزان قیمت برای كاربران میسر شود .




وب سایت تخصصی سخت افزار