Bộ xử lý 64-bit (tính toán 64-bit)

Bộ xử lý 64-bit (tính toán 64-bit) là gì?

Bộ xử lý 64-bit đề cập đến một vi xử lý có thể xử lý dữ liệu và các chỉ thị theo khối 64 bit. Các vi xử lý có thể xử lý 64 bit thực hiện một số lượng tính toán lớn hơn mỗi giây so với các bộ xử lý 32-bit. Các biến thể thông thường của thuật ngữ này bao gồm CPU 64-bit, tính toán 64-bit và vi xử lý 64-bit.

Mỗi vi xử lý xử lý hai tiêu chí chính: địa chỉ bộ nhớ và dữ liệu hoặc chỉ thị tương ứng có mặt tại mỗi địa chỉ bộ nhớ. Do đó, vi xử lý được liên kết với bộ nhớ nơi các ứng dụng và dữ liệu được thực thi, và số bit có sẵn trên một bộ xử lý xác định kích thước và không gian bộ nhớ, cũng như khối lượng dữ liệu mà một bộ xử lý có thể xử lý trong mỗi đơn vị thời gian. Điều này đã trở thành cách phân loại hoặc phân loại tiêu chuẩn cho các bộ xử lý hiện đại.

Hoạt động

Một bộ xử lý 64-bit sử dụng các thanh ghi nội bộ – các vị trí lưu trữ tạm thời bên trong bộ xử lý – có độ rộng 64 bit. Điều này thường tương ứng với một đường truyền địa chỉ và đường truyền dữ liệu cũng có độ rộng 64 bit. Đường truyền địa chỉ là đường dẫn của tín hiệu điện được sử dụng để xác định thiết bị hoặc địa chỉ bộ nhớ mà bộ xử lý đang cố gắng truy cập.

Đường truyền dữ liệu là đường dẫn được sử dụng để trao đổi dữ liệu với địa chỉ mong muốn. Bộ xử lý cũng bao gồm tín hiệu cho một đường truyền kiểm soát thứ ba, nhưng đường truyền này thường là một tập hợp duy nhất các tín hiệu kỹ thuật số riêng biệt và không hoạt động như một đường truyền địa chỉ hoặc dữ liệu.

Sự khác biệt giữa bộ xử lý 32-bit và 64-bit là gì?

Các bộ xử lý 64-bit có thể bao gồm và hỗ trợ các công nghệ tiên tiến sau:

  • Tốc độ đồng hồ hệ thống và tốc độ bus nhanh hơn;
  • Hyper-threading và trao đổi dữ liệu nhanh chóng;
  • Bộ nhớ cache nội bộ lớn hơn; và
  • Bộ chỉ thị tiên tiến.

Tuy nhiên, các tính năng này không phải là kết quả trực tiếp của các thanh ghi 64-bit hay thiết kế địa chỉ hoặc dữ liệu của bus. Đối với mục đích của chúng ta, sự khác biệt chính giữa bộ xử lý 32-bit và 64-bit là độ rộng bus được mở rộng.

Sự chỉ dẫn đơn giản của 64-bit có thể nghe không ấn tượng, nhưng việc sử dụng 64 bit mang lại những hàm ý mạnh mẽ cho máy tính. Theo ngôn ngữ nhị phân, 264 hoặc hai lũy thừa 64 tương đương với 18,446,744,073,709,551,616 số duy nhất. Đối với bus địa chỉ, đó là khoảng 18 exabyte không gian bộ nhớ có thể truy cập được. Đối với bus dữ liệu, đó là 18 tỷ tỷ giá trị khác nhau có thể có. Điều này vượt xa khả năng 4 gigabyte không gian bộ nhớ có thể truy cập được với các bộ xử lý 32-bit trước đây (232 = 4,294,967,296).

Giải thích về tính tương thích của tính toán 64-bit

Xem xét sự đầu tư lớn trong phần cứng và phần mềm máy tính, ý tưởng về tính tương thích ngược lại là rất quan trọng – những gì tôi có bây giờ có thể hoạt động trên một thứ khác hoặc mới? Chuyển từ kiến trúc 32-bit sang 64-bit có thể gây rối. Dù tính toán 64-bit đã trở thành tiêu chuẩn trong hơn một thập kỷ, đáng xem xét những tác động của sự chuyển đổi như vậy.

Phần cứng.

Bộ xử lý 64-bit không tương thích với bộ xử lý 32-bit. Số lượng chân tín hiệu trong việc đóng gói của bộ xử lý đủ để đảm bảo rằng bộ xử lý 64-bit không thể chỉ đơn giản thay thế bằng cách cắm vào ngữ cảnh của bộ xử lý 32-bit trên bo mạch chủ của máy tính. Ít nhất, một máy tính 64-bit yêu cầu thay thế toàn bộ bo mạch chủ để hỗ trợ bộ xử lý 64-bit, các cấu hình clock và bus khác nhau, các bộ vi xử lý mới để giao tiếp với các thiết bị vào/ra khác như đĩa và cổng, và các ngăn cắm cho các thiết bị bộ nhớ lớn hơn nhiều.

Hầu hết các chẩn đoán hệ thống hiển thị cấu hình phần cứng bộ xử lý hiện tại. Ví dụ, Microsoft Windows 10 hiển thị thông tin cơ bản về hệ thống bằng cách chọn Cài đặt > Giới Thiệu.

hệ điều hành

Bộ xử lý 64-bit Thông số kỹ thuật cho máy tính để bàn này cho thấy nó có hệ điều hành 64-bit. Hệ điều hành. Các bộ xử lý 64-bit đã cố gắng rất nhiều để hỗ trợ tính tương thích giữa cả hệ điều hành 32-bit và 64-bit. Người sử dụng máy tính đã mua bản quyền hệ điều hành 32-bit nên có thể cài đặt lại hoặc sử dụng hệ điều hành đó trên một máy tính 64-bit. Tuy nhiên, các tính năng tiên tiến, tính năng và hiệu suất của bộ xử lý 64-bit có thể không khả dụng nếu không có hệ điều hành 64-bit phù hợp. Các hệ điều hành mới nổi, như Windows 11, đã loại bỏ sự hỗ trợ cho kiến trúc 32-bit và không còn hỗ trợ tính toán 32-bit nữa.

Software drivers

Các trình điều khiển phần mềm. Trình điều khiển (drivers) là những phần mềm nhỏ được thiết kế để mở rộng khả năng và khả năng tương thích của hệ điều hành (OS) bằng cách cho phép nó nhận ra, cấu hình và sử dụng các thiết bị phần cứng. Trình điều khiển phải phù hợp với hệ điều hành. Vì vậy, một hệ điều hành 32 bit nên chạy với trình điều khiển 32 bit và hệ điều hành 64 bit nên sử dụng các trình điều khiển 64 bit tương ứng. Một trình điều khiển 32 bit không tương thích với một hệ điều hành 64 bit. Hầu hết các thiết bị phần cứng có sẵn cả phiên bản trình điều khiển 32 bit và 64 bit, vì vậy hãy chọn phiên bản trình điều khiển phù hợp với hệ điều hành.

Nếu không có trình điều khiển 64 bit cho một thiết bị phần cứng, có thể sử dụng một trình điều khiển 64 bit chung, tuy nhiên một số tính năng đặc biệt hoặc độc quyền của thiết bị có thể không khả dụng. Trong trường hợp khác, thiết bị cần được thay thế bằng một thiết bị mới có trình điều khiển phù hợp.

Ứng dụng

Hầu hết các ứng dụng 32 bit hoạt động trên bộ xử lý 64 bit và hệ điều hành 64 bit. Chỉ có những ứng dụng dựa trên trình điều khiển 32 bit cụ thể – không tương thích với các hệ điều hành 64 bit – hoặc những ứng dụng tích hợp các chỉ thị hoặc mã lệnh cụ thể cho bộ xử lý 32 bit không hoạt động đúng trên nền tảng 64 bit. Hiện nay, chỉ có những ứng dụng độc đáo hoặc đặc biệt nhất tiếp tục sử dụng môi trường 32 bit, và gần như tất cả các ứng dụng doanh nghiệp đều có các bản cập nhật và bản vá để xử lý phiên bản phần mềm 64 bit.

Ưu điểm và giới hạn của bộ vi xử lý 64 bit

Bộ vi xử lý 64 bit mang đến nhiều ưu điểm, bao gồm những điểm sau:

Khả năng xử lý

Khả năng xử lý bộ nhớ lớn hơn đáng kể. Không gian bộ nhớ có thể địa chỉ lớn như vậy cho phép máy tính tải và chạy các chương trình phần mềm lớn, phức tạp sử dụng tập dữ liệu khổng lồ – tất cả đều được tải và chạy trong bộ nhớ của máy tính. Các chương trình này có thể bao gồm các ứng dụng thiết kế hỗ trợ máy tính và các ứng dụng trực quan hóa dữ liệu khác, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, các ứng dụng kỹ thuật và khoa học như Hadoop và các công cụ dữ liệu lớn khác, và các máy chủ hiệu suất cao. Ngoài ra, không gian bộ nhớ lớn như vậy có thể dễ dàng hỗ trợ ảo hóa logic và triển khai nhiều máy ảo đồng thời.

Hiệu xuất

Hiệu suất tốt hơn khi di chuyển dữ liệu. Việc di chuyển và xử lý nhiều dữ liệu nhanh hơn là chìa khóa cho hiệu suất của bộ xử lý. Vì bộ xử lý sử dụng 64 bit để địa chỉ và dữ liệu, bộ xử lý có thể mang theo gấp đôi lượng dữ liệu mà bộ xử lý 32 bit mang theo trong mỗi chu kỳ đồng hồ. Điều này cho phép bộ xử lý xử lý nhiều dữ liệu và lệnh hơn trong một đơn vị thời gian so với các bộ xử lý trước đây.

Chi tiết hơn trong dữ liệu 64 bit. Không chỉ có thể di chuyển nhiều phần nhỏ hơn của dữ liệu, một từ dữ liệu 64 bit cũng có thể diễn tả thuộc tính dữ liệu với tỷ lệ lớn hơn – 264 trạng thái khác nhau thay vì 232, hoặc còn nhỏ hơn 216 hoặc 28 trạng thái. Những chi tiết bổ sung như vậy có thể có tác động mạnh mẽ đến sự phức tạp và biểu hiện của các tập dữ liệu, chẳng hạn như vẽ bản đồ địa hình hoặc trực quan hóa dữ liệu khác.

hạn chế của bộ xử lý 64 bit

Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn một số hạn chế của bộ xử lý 64 bit, bao gồm những điểm sau:

Trong thực tế, bộ xử lý 64 bit hiện tại không thể truy cập được toàn bộ không gian bộ nhớ tiềm năng mà 64 bit cung cấp. Khi bộ xử lý 64 bit được ra mắt ban đầu, giới hạn bộ nhớ thực tế là khoảng 8 terabyte (TB) do hệ điều hành 64 bit ban đầu và các giới hạn phần cứng khác. Hiện nay, hệ điều hành và phần cứng hỗ trợ đã tiến bộ, và bộ xử lý 64 bit thường bị giới hạn khoảng 256 TB – chỉ còn 48 bit – của không gian bộ nhớ do hạn chế hiện tại của hệ điều hành và thiết kế bộ nhớ.

Vấn đề không phải là bộ xử lý 64 bit không thể sử dụng toàn bộ 64 bit, mà là phần còn lại của ngành công nghiệp máy tính vẫn đang bắt kịp và tiến hóa để phát triển thành khả năng lớn như vậy. Do đó, vấn đề này sẽ biến mất trong những năm tới.

Lãng phí bộ nhớ

Công nghệ tính toán 64 bit cung cấp khả năng tương thích ngược với công nghệ tính toán 32 bit.

Tuy nhiên, việc chuyển đổi từ môi trường tính toán 32 bit sang 64 bit có thể dẫn đến lãng phí khả năng bộ nhớ, phụ thuộc vào cách dữ liệu được định dạng và lưu trữ. Ví dụ, một số ứng dụng và tập dữ liệu 32 bit có thể cần thêm dữ liệu đệm – cơ bản là dữ liệu rỗng – để chiếm các 32 bit bổ sung tại mỗi địa chỉ. Nó hoạt động, nhưng không phải là một cách sử dụng hiệu quả cho khả năng bổ sung khi sử dụng phần mềm hoặc dữ liệu 32 bit cũ hơn.Vấn đề này cũng sẽ biến mất theo thời gian khi các phần mềm kế thừa 32 bit cũ được cập nhật và thay thế bằng các chương trình 64 bit tương đương.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

1 + mấy bằng bao nhiêu?