Как сделать 32 на 64 бита


Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита


Лучшие новости сайта

2007 г.

Широкие массы пользователей убеждены, что 64-битные вычисления появились совсем недавно, буквально три-четыре года назад. Такую точку зрения можно и нужно оспаривать, однако ее нетрудно понять: именно в это время началось мощное наступление мейнстрим-архитектуры x86, "подросшей" до 64 разрядов.

Но «32» и «64» — это не абстрактные цифры, характеризующие аппаратную платформу. Если бы это было так, то переходов от 16 бит к 32 и от 32 бит к 64 никто бы и не заметил. Вероятно, нынешнее поколение компьютерщиков слабо помнит (или же вообще не застало) эпохальную миграцию с 16 бит на 32. Если сравнить этот период с нынешним «вялотекущим» перемещением на 64-битные платформы, то ситуация отличается коренным образом, и прежде чем затронуть основную тему статьи, необходимо ответить на вопрос: зачем это нужно тогда и сейчас?

Более десяти лет назад стало очевидно, что 16-разрядные вычисления исчерпали себя и дальнейший прогресс невозможен — только придумывание и использование различных «костылей». На момент миграции массовых вычислений с 16 бит на 32 преимущества повышения разрядности были совершенно прозрачны: скажем, арифметико-логический блок полноценного 32-битового процессора мог напрямую выполнять основные арифметические операции с так называемыми длинными целыми числами, которые стали полностью помещаться в один 32-битовый регистр. Прежде это реализовывалось только программными процедурами, и в большинстве случаев прирост производительности оказался весьма значительным. Можно привести целый список примеров, однако примем за отправную точку факт, что 32 бита сулили и удобство для программиста, и повышение производительности, и адресацию больших объемов памяти, и, в конце концов, не давали застопорить прогресс.

В то же время рынок программного обеспечения стало буквально лихорадить. Разработчики настоящих 32-разрядных систем, например Microsoft с Windows NT и IBM с OS/2, начали негласное состязание — кто совершит переход более быстро, безболезненно, не ущемив при этом интересы пользователей. Еще свежи в памяти казусы, когда прекрасная 16-разрядная программа напрочь отказывалась работать в истинном 32-битном окружении, что вызывало естественное раздражение пользователей. Так или иначе, переход худо-бедно завершился благодаря в том числе и мощным рыночным рычагам: многие производители отказались от темного 16-разрядного наследия, полностью перейдя на 32-битные средства разработки.

Как мы помним, операционные системы Windows 95/98/Me вполне уживались с 16-битными программами, однако всем уже было ясно, что это тупиковая ветвь и будущее массовых ОС от Microsoft — за 32-разрядной архитектурой Windows NT. Хотя есть мнение, что и в Windows NT, и даже в Windows XP еще присутствуют фрагменты 16-битного кода, упрятанные за семью замками.

Сегодня 32 разряда являются стандартом де-факто, и необходимо признать, что возможности этой архитектуры далеко не исчерпаны. По крайней мере, с точки зрения популярных платформ. Тем не менее идеи 64-битности давно и упорно несутся в массы, не находя должного для производителей отклика по единственной причине: пока это не критично. Можно долго и горячо рассуждать об огромных адресных пространствах, об ускорении ввода/вывода и неслыханных возможностях в сфере мультимедиа и научных вычислений, но пользователи относятся к таким призывам прагматично. Тем более, что с точки зрения программного обеспечения ситуация в точности повторяется — если говорить об операционных системах Microsoft. Программы 16-битные не поддерживаются вовсе (что вполне понятно), а для 32-битных имеется собственная «песочница», за пределы которой они выбраться не могут. Кроме того, возникают проблемы с драйверами аппаратуры и различными программными эмуляторами аппаратуры, не всегда сохраняется ожидаемая стабильность работы и т. д.

Ситуация выглядит несколько иначе, если абстрагироваться от понятий «массовая платформа и ее применение», и просто обратить внимание на число 64. Нужны ли 64 бита как таковые? Безусловно, нужны. Производительные рабочие станции, серверы, кластеры — есть много сегментов, где 64 бита сулят ощутимые выгоды. А с реализацией сегодня дела обстоят вполне благополучно: на рынке есть платформы, выросшие из x86 (AMD64 и E64MT), есть RISC-платформы, являющиеся 64-битными еще с незапамятных времен, и есть стоящий особняком 64-разрядный Intel Itanium 2 (или IA64). Последняя платформа весьма интересна со многих точек зрения.

Старт процессорного семейства Itanium оказался не впечатляющим — стопроцентный блин комом. Хотя с архитектурной точки зрения Itanium был неплох, подвела экосистема: процессор способен реализовать все свои возможности только при работе с оптимизированным программным обеспечением, а здесь Intel ничего не смогла поделать, даже несмотря на свой авторитет и финансовые возможности. Ситуация напоминала современный высокотехнологичный автомобиль, который предлагается заправить сырой неочищенной нефтью. Компания сделала попытку проникнуть в элитный клуб, где места давным-давно закреплены за RISC-платформами и чужаков не очень-то ждут.

Itanium 2 является преемником 64-разрядного Itanium, который имел хорошую производительность, но не завоевал должной популярности у производителей серверов и рабочих станций, несмотря на отсутствие ограничений, присущих архитектуре x86. Отчасти это было вызвано тем, что процессору Itanium компания Intel отводила роль в первую очередь «стартовой площадки», эдакого тренажера для отладки 64-разрядной архитектуры и схемотехники (кстати, новая микроархитектура Itanium 2 носит название EPIC). Именно с этой задачей Itanium справился, подготовив почву для более сбалансированных и производительных чипов. Разумеется, это мнение Intel. Intel хватило смелости не похоронить начинание, и свет все-таки увидел 64-битный процессор Itanium 2, хотя и с существенными оговорками. 10 октября 2002 года Техасский окружной суд принял решение о том, что в 64-разрядных процессорах Intel незаконным образом использованы технологии параллельного вычисления команд, запатентованные компанией Intergraph. По решению суда Intel должна возместить компании убытки в размере 0 млн, а далее у Intel есть три пути: приобрести лицензию за дополнительные 0 млн, подать апелляцию и, в случае проигрыша, заплатить еще 0 млн или разрабатывать новые процессоры, используя иные технологии, если таковые найдутся.

К счастью, для Intel все обошлось, и процессор Itanium 2 (кодовое имя McKinley) вышел на рынок. А в конце января 2006 года корпорация Intel сообщила о том, что развитие серверной архитектуры Itanium 2 получило дополнительный стимул в виде инвестиций ( млрд) от крупнейших производителей серверных систем, предлагающих свои продукты на базе Itanium. В число инвесторов вошли Bull, Fujitsu, Fujitsu Siemens Computers, Hitachi, HP, NEC, SGI и Unisys — участники альянса Itanium Solutions Alliance (ISA). Решение о выделении столь крупной суммы средств было принято на первом заседании руководителей компаний– участников ISA. Отрадно, что на поприще оптимизации программного обеспечения для IA64 имеются значительные сдвиги в лучшую сторону, речь идет о нескольких тысячах приложений. Это позволяет говорить о значительном упрочнении позиций Itanium 2 в тех сферах, где данная архитектура может в полной мере проявить свои преимущества. Традиционно это высокопроизводительные высоконагруженные серверы и профессиональные рабочие станции, что обусловлено схемотехническими решениями, нашедшими применение в Itanium 2.

Микроархитектура EPIC, на основе которой построен Itanium 2 (McKinley), позволяет достичь высокого уровня параллелизма при выполнении вычислительных задач, в некоторых случаях этот показатель даже выше, чем у процессоров с микроархитектурой RISC. Следствием высокой степени параллелизма вычислений является более высокая производительность системы в целом, но при условии применения оптимизированного ПО. Это объясняется следующим:

  • параллельным исполнением максимального числа инструкций;
  • наличием нескольких исполнительных блоков и параллельных каналов;
  • исполнением двух пакетов за каждый процессорный цикл;
  • элементами VLIW (Very Large Instruction Word — «cверхбольшое командное слово»).

Кроме того, в состав схемотехники Itanium 2 входят 128 основных регистров, а также 128 регистров для операций с плавающей запятой. Специальными являются 64 предикативных регистра и 8 регистров ветвления. В управлении памятью архитектуры EPIC реализованы следующие особенности:

  • 64-разрядная адресация;
  • предположительное исполнение;
  • иерархическое использование памяти.

Эти факторы обеспечивают эффективность исполнения операций при высоких нагрузках, а также поддержку больших наборов данных, что находит применение при работе с большими базами данных и в научных расчетах. Наиболее грозными конкурентами платформы Intel являются системы на базе серверных процессоров Sun SPARC и IBM POWER, на долю которых приходится, соответственно, 58% и 33% продаж вычислительных систем. Не исключено, что именно в связи со сложившейся расстановкой сил лидеры мирового рынка корпоративных систем высшего уровня приняли решение о незамедлительной денежной инъекции в дальнейшее продвижение платформы Intel Itanium 2. Для иллюстрации приведем мировую статистику III квартала 2005 года (данные Gartner): продано 7845 серверов на базе Itanium, 62 776 решений с Sun UltraSPARC, 31 648 серверов с IBM POWER, и 9147 на базе HP PA-RISC.

Дело в том что RISC-архитектуры SPARC и POWER имеют в качестве почвы под ногами богатый опыт разработчиков — электронщиков, программистов, математиков, — а также развитую инфраструктуру и, что немаловажно, огромную базу пользователей решений на основе этих архитектур. Изменить этот расклад с нуля представляется маловероятным, тем более что и Sun, и IBM тоже не сидят сложа руки. Сейчас сложно представить, что после долгих лет исследований и разработок эти компании могут иметь серьезные проблемы с масштабированием систем или с оптимизацией своего же программного обеспечения (ОС Solaris у Sun, ОС AIX у IBM). Кроме того, и Sun, и IBM, и Intel всячески выказывают свою благосклонность к Linux, обеспечивая поддержку сообщества разработчиков и принимая непосредственное участие в разработке ядра Linux и в других Linux- и Open Source-проектах. Intel имеет прямой резон поддерживать Linux, хотя бы потому, что эта операционная система не имеет проблем ни с глубокой оптимизацией кода, в том числе и для IA64, ни с масштабируемостью, ни с прикладным и системным программным обеспечением.

Именно Intel Itanium 2 с IBM POWER5+ и конкурируют сегодня на рынке высокопроизводительных Unix-серверов (если не принимать во внимание рынок систем х86-64). Sun Microsystems с процессорами UltraSPARC T1 (Niagara) пошла в сторону многоядерности и многопоточности с небольшой производительностью процессорных ядер. Достаточно непросто складываются отношения Intel с партнерами, в частности, с Hewlett-Packard. С одной стороны, HP помогала разрабатывать Itanium (о сотрудничестве в этой области было объявлено еще в 1994 году) и собиралась его использовать во всех своих корпоративных платформах, а с другой, выпустила серверы на базе процессоров с архитектурой AMD64 и EM64T (эти процессоры работают с 64-битными приложениями, однако поддерживают и 32-битное ПО без падения производительности). Еще на этапе анонса Itanium 2 многие компании сообщили о своем нежелании использовать данный чип в своих решениях: за неделю до выпуска Itanium 2 руководство Dell заявило, что в системах их производства микропроцессор применяться не будет. Несколько ранее подобное сообщение поступило от IBM, отказавшейся поддержать новую микросхему в очередной версии своей операционной системы AIX.

Каков же козырь Intel при таком, казалось бы, нерадужном стечении обстоятельств? Компания обладает значительными ресурсами для разработки и выпуска компонентов инфраструктуры, а кроме того, наличие множества собственных фабрик позволяет Intel удешевить производство Itanium 2, что, в конечном итоге, отражается в довольно выгодном рыночном предложении: дешевое (на фоне прочих) и производительное 64-разрядное решение. Об этом косвенно могут свидетельствовать два суперкомпьютера на основе этого процессора, попавшие в список Top 500: Tera-10 (8704 Itanium 2 с частотой 1,6 ГГц) и Columbia (10160 Itanium 2 с частотой 1,5 ГГц).

Как же выглядит Itanium 2 сегодня? Это двухъядерный 64-разрядный процессор с аппаратной поддержкой технологии виртуализации, изготовленный с использованием техпроцесса 90 нм. Модельный ряд Itanium 2 состоит из шести процессоров, работающих на тактовой частоте от 1,40 до 1,60 ГГц (частота системной шины 400/533 МГц). Процессоры оснащены кэш-памятью внушительного объема (от 6 до 24 Мбайт) и рассеивают скромное количество тепла, 75–104 Вт. Четыре модели из шести попрежнему поддерживают технологию HyperThreading, к которой Intel заметно охладела в прочих продуктовых линейках. Помимо прочего, Itanium 2 оснащен механизмом минимизации ошибок кэш-памяти (Intel Cache Safe Technology).

За время своего присутствия на рынке Itanium 2 приобрел вес. Примечательно, что все подающие надежды разработки Intel так или иначе оказываются реализованными в Itanium 2 — и многоядерность, и Hyper-Threading, и концепция энергоэффективной производительности. В то же время, за последний год линейка Itanium 2 поредела — в начале 2006-го компания объявила о снятии с производства восьми моделей. В список попали версии с тактовыми частотами 1, 1,1, 1,3, 1,4 ГГц (с 1,5, 3 и 4 Мбайт L3-кэша), 1,5 и 1,6 ГГц. Но пока говорить о панике среди партнеров и клиентов преждевременно: заказы на чипы принимались до конца июня 2006 года, а полное прекращение отгрузок этих процессоров планируется в январе 2009-го.

Вряд ли Intel решила бросить эксперименты с истинной 64-разрядностью, скорее всего, планируется качественный прорыв на следующий уровень. Пока сведений о грядущих Itanium 2 немного, однако ожидается, что процессоры увидят свет на рубеже 2007 и 2008 годов, а кодовое имя нового процессора — Tukwilla. Он будет иметь не менее четырех ядер, уменьшенные задержки памяти и другие усовершенствования. Среди них можно отметить, например, «ключи защиты», в том числе для безопасного разделения данных между операционной системой и приложениями. Также предполагается выпуск двухъядерной версии Tukwilla и бюджетный вариант этого процессора с кодовым именем Dimona. Хотя это сведения непроверенные, и до конца года мы еще можем услышать о других планах Intel.

На российском и постсоветском рынках дела у Itanium 2 идут неплохо. В числе наиболее крупных организаций, выбравших решения на Itanium 2, — «Росгидромет», «Вимм-БилльДанн», «МегаФон», Альфа-Банк, «АвтоВАЗ». При этом, как и следовало ожидать, наиболее широко Itanium 2 применяется в решении околонаучных и инженерных задач. К примеру, серверы на базе Itanium 2 активно использует Институт вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН). Другой пример, где использование систем на базе Itanium 2 стало обычным явлением, — биллинговые системы операторов мобильной связи, а также энергетических и транспортных компаний. Свежий пример из этой области — компания «ПетерСтар», запустившая в эксплуатацию серверные системы на базе Itanium 2.

Весьма показательна иллюстрация «инженерной» работы серверов на базе Intel Itanium 2, обеспеченной компанией «К-Системс» для завода «Электросила» (Санкт-Петербург). Здесь новая четырехпроцессорная система на базе Itanium 2 1,3 ГГц используется для высокопроизводительных вычислений: прочностных, тепловых, электрических и магнитных расчетов электрических машин. Хотелось бы верить, что позиции Itanium 2 крепки. По крайней мере, сегодня к этому есть все предпосылки. Однако, как сложится ситуация в борьбе с новинками от основных конкурентов (IBM POWER6 и Sun UltraSPARC T2), предугадать нельзя. Скорее всего, нынешняя расстановка сил скорректируется несущественно.


Источник: http://citforum.ru/hardware/arch/64_bits/


Как сделать 32 на 64 бита фото


Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Как сделать 32 на 64 бита

Далее: