پردازش 64 بيتى‏

با استفاده از معمارى 64 بيتى فضاى آدرس حافظه به 2048 اگزابايت افزايش خواهد يافت. چنين حافظه‏هايى امروزه براى سرويس دهنده‏هاى مخابراتى و بانك اطلاعاتى موردنياز است و حداكثر تا 5 سال آينده در كامپيوترهاى شخصى هم كاربرد خواهند داشت. اما پردازنده‏هاى 64 بيتى براى كامپيوترهاى روميزى در حال حاضر تنها تبليغى براى فروش بيشتر است.

با گذر به سوى پردازنده‏هاى 64 بيتى انقلابى در صنعت انفورماتيك رخ مى‏دهد. نخستين نتيجه اين كار رسيدن فضاى آدرس حافظه به 2048 اگزابايت است. اما چه كسى به اينهمه حافظه نياز دارد؟

ميزان حافظه‏اى كه يك پردازنده مى‏تواند آدرس دهى كند به پهناى گذرگاه آدرس آن بستگى دارد. از زمان عرضه پردازنده i386DX از سوى اينتل، پردازنده‏هاى X86 از اين نظر تغييرى نكرده‏اند.

از همان زمان نخستين پردازنده‏هاى 32 بيتى، فضاى حافظه قابل آدرس دهى به 4 گيگابايت رسيد در حالى كه تنها مدتى است كه به لطف DIMM هاى 1 گيگابايتى استفاده از اين ميزان حافظه ممكن شده.

i386DX در اكتبر 1985 به بازار آمد و به اين ترتيب مرز 4 گيگابايتى حافظه پايه گذارى شد. از آن پس مطابق پيش بينى يكى از پايه گذاران اينتل با نام Moore، شمار ترانزيستورها در پردازنده هر 18 تا24 ماه دوبرابر مى‏شود.

بسامد پردازنده‏ها هم از آن زمان تاكنون از 16 مگاهرتز به حدود 3 گيگاهرتز رسيده (يعنى 175 برابر شده). اينها همه در حاليست كه مرز 4 گيگابايتى حافظه همچنان سرجاى خود باقى است.

اما دست كم آدرس دهى سخت ديسكهاى IDE نشان داده كه اين مرزها چقدر خطرناكند. با افزايش گنجايش سخت ديسكها بر پايه توانهاى 2 از 4، 8، 16، 32... گيگابايت، همچنان هستند بايوسها يا سيستم‏عاملهايى كه قادر به شناسايى اين فضا نيستند.

اما اينتل با پيش بينى چند فرمان به فكر اين مرز بوده. تازه در سال 1995 بود كه پنتيوم پرو با گذرگاه آدرس 36 بيتى عرضه شد كه مى‏توانست 64 گيگابايت حافظه را آدرس‏دهى كند. در سال 1997 هم پنتيوم 2 با ايده Physical Address Extension(PAE) به بازار آمد كه در آن مى‏شد فضاى بالاى 4 گيگابايت را با ثباتهاى عريضتر تحت كنترل درآورد. البته استفاده از ثبات عريضتر كمى كندتر است و سيستم عامل هم بايد از اين جريان پشتيبانى كند. ويندوز از نگارش 2000 به بعد اين كار را مى‏كند. افزودن به پهناى ثبات روشى است كه اى‏ام‏دى Hammer را بر پايه آن مى‏سازد. اما اين پردازنده از همان آغاز بر پايه ثباتهاى پهن‏تر و چند حالت كارى طراحى شده. براى اطلاعات بيشتر مى‏توانيد به مقاله «در درون Hammer چه مى‏گذرد؟» در همين شماره مراجعه كنيد.

پردازنده‏هاى 64 بيتى
پردازنده سازنده كاربردهاى نمونه ورود به بازار
Power4 IBM بانك اطلاعاتى ‏اكتبر 2001
PA 8700 HP بانك اطلاعاتى‏ سپتامبر 2001
R14000A SGI سرويس دهنده، گرافيك‏ فوريه 2002
Alpha 21264C كامپك بانك اطلاعاتى‏ مى‏2002
UltraSPARC IIICu Sun سرويس دهنده، گرافيك ژوئن 2002
ايتانيوم 2 اينتل بانك اطلاعاتى ‏ جولاى 2002
Hammer AMD هنوز مشخص نيست هنوز مشخص نيست

پردازنده‏اى كه اى‏ام‏دى با نام ClawHammer طراحى كرده نخستين تلاش براى بازكردن پاى پردازش‏هاى 64 بيتى به بخش كاربردهاى خانگى و شخصى است. تا پيش از اين سيستم‏هاى 64 بيتى تنها در سيستمهاى پيچيده و ويژه به كار مى‏رفتند.

بانك‏هاى اطلاعاتى‏

با ديجيتالى شدن ارتباطات و موفقيت اينترنت حتى براى كاربردهاى شخصى، صنعت انفورماتيك در مرز يك دگرگونى بزرگ قرار گرفته. شبكه‏هاى تلفن در سراسر دنيا هر روز بيش از پيش ديجيتال مى‏شوند و كشورهاى در حال توسعه زيرساختهاى كاملاً ديجيتال ايجاد مى‏كنند.

با پيوند خوردن پروتكل IP با اين مجموعه، كامپيوترهاى سرويس‏دهنده مركزى با حافظه‏هاى زياد مورد نياز خواهند بود. اينگونه كامپيوترها مدتهاست كه براى سرويسهاى اينترنت كاربرد دارند.

هر بار كه در اينترنت از يك موتور جستجو همچون Google استفاده مى‏كنيد يك بانك اطلاعاتى عظيم كه بيش از 2 ميليارد صفحه وب را جستجو مى‏كند را به كار مى‏بريد. نخستين موتور جستجوى موفق با نام Altavista، يكى از اولين مشتريان پردازنده 64 بيتى Alpha بود. اين كاميپوترها با بيشترين حافظه ممكن مجهز شدند كه در آن زمان حرارت زيادى ايجاد مى‏كردند.

بانك‏هاى اطلاعاتى همچون Google در كسرى از ثانيه در ميلياردها متن ثبت شده در اينترنت آنچه كه موردنظر شماست را جستجو مى‏كنند. اگر لازم باشد اين اطلاعات از آرايه سخت‏ديسك‏ها (Harddisk Array) خوانده شود ممكن است كار چند دقيقه طول بكشد كه در وب هيچكس اينقدر صبر ندارد.

به همين دليل لازم است تا دستكم آن بخش از داده‏هاى پركاربرد را هميشه در حافظه نگهداريم. اگر هر صفحه وب را به طور متوسط 80 كيلوبايت فرض كنيم مى‏توان 000/50 صفه را در يك حافظه 4 گيگابايتى نگهداشت كه يك چهل هزارم چيزى است كه بايد مورد جستجو قرار بگيرد! Google با توجه به درخواستهاى كاربران براى موارد جستجو امتيازى به دست مى‏آورد كه براساس اين امتياز، موارد پركاربرد را در حافظه يك خوشه كامپيوترهاى لينوكس (Linux Cluster) با بيش از 10000 كامپيوتر سرويس دهنده نگه مى‏دارد. مديريت و پشتيبانى چنين مراكز كامپيوترى بسيار سخت است، به همين دليل شركتهاى زيادى كه با حجم عظيمى از داده‏ها سروكار دارند به كامپيوترهاى بزرگ با كاربردهاى ويژه رو مى‏آورند.

64 بيت براى خانه؟

هيچ شكى نيست كه سيستمهاى 64 بيتى براى كاربردهاى اينترانت و اينترنت بسيار لازم و ضرورى‏اند. هنگامى كه اينتل در 1999 ايتانيوم را به بازار داد اعلام كرد كه برنامه‏اى براى عرضه پردازنده‏هاى 64 بيتى براى كاربردهاى روميزى ندارد. برنامه‏هاى اينتل معمولاً براى 5 سال ادامه پيدا مى‏كنند اماتنها پس از دو سال در 2001 شايعاتى بر سرزبانها افتاد كه اينتل با پروژه Yamhill به دنبال عرضه سيستمهاى 64 بيتى براى كاربردهاى روميزى است. اى‏ام‏دى هم به روشنى گفته بود در خانواده 64 بيتى Hammer، ClawHammer را براى كامپيوترهاى روميزى طراحى كرده. اما هنوز از پروژه Yamhillچيز زيادى نمى‏دانيم. يكى از مسئولين اينتل با نام Mike Fister كه در شركت اينتل او را آقاى ايتانيوم (Mr.Itanium) مى‏نامند پردازنده Prescott را به عنوان انقلابى در پردازنده‏هاى 32 بيتى براى سه ماهه نخست سال 2003 وعده داد. در شماره آينده مقاله جالبى در اين مورد منتشر خواهيم كرد. توليدكنندگان پردازنده در اين فاصله به لزوم استفاده و چگونگى كاربرد فضاى آدرس بزرگ سيستمهاى 64 بيتى در كامپيوترهاى روميزى فكر مى‏كنند. حجم حافظه كامپيوترهاى شخصى هر سال دو برابر مى‏شود. اگر امروز 256 مگابايت RAM را يك حافظه متعارف بدانيم حافظه كامپيوترها در 4 سال آينده به 4 گيگابايت كه نقطه مرزى است مى‏رسد.

نقطه ضعف در نرم‏افزار

به نظر مى‏رسد پيش از آنكه كاربران نياز داشته باشند صنعت سخت‏افزار مرز موجود را پشت سرمى‏گذارد. به طور سنتى سخت‏افزار دوباره از نرم‏افزار و به ويژه سيستمهاى عامل پيشى گرفته. كارى كه اينتل با Explicit Parallel Computing(EPIC) كرده از بقيه تندروتر بوده. كامپايلرها براى توليد كد مناسب براى ايتانيوم تغييرات بسيارى لازم دارند. صنعت نرم‏افزار حتى براى بهره بردن از برخى تغييرات سخت‏افزارى نسبتاً قديمى‏تر همچون MMX، 3DNow!، SSE و SSE2 تازه حدود 2 سال است كه به نتيجه رسيده و انتظار مى‏رود براى هماهنگى نرم‏افزار با سيستمهاى 64 بيتى زمان بيشترى لازم باشد. براساس گفته Mike Fister در سالهاى گذشته تنها 100 برنامه براى كار روى معمارى IA-46تهيه شده‏اند. اين برنامه‏ها به دليل گستردگى‏شان زمان زيادى هم براى رفع اشكال نياز دارند. البته اشكالات برنامه‏ها بيشتر هنگام كار عملى از سوى كاربران كشف خواهند شد! از سوى ديگر حدود پنج سال است كه معمارى‏هايى همچون P6 (از پنتيوم تا پنتيوم 3) براى كامپيوترهاى شخصى به كار مى‏روند. تا زمانى كه نرم‏افزار خود را به پاى سخت‏افزار نرساند و كاربران به حافظه بيش از 4 گيگابايت نياز نداشته باشند تنها از بسامد بالاتر پردازنده‏هاى 64 بيتى در كامپيوترهاى روميزى استفاده خواهد شد. يك عدد بزرگ مى‏تواند تبليغ خوبى براى فروش در بازار باشد. جالب است بدانيد كه برخى حتى همين امروز اتلون XP و پنتيوم 4 را به دليل ثباتهاى SIMD 128 بيتى‏شان به عنوان پردازنده‏هاى 128 بيتى مى‏فروشند!

  
نویسنده : حسين قره ; ساعت ۱٠:۳٠ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ۱۳ آبان ،۱۳۸٢