浅谈64位处理器的发展与未来

2014-10-02 15:33:22来源: 新浪科技
  随着科技的发展,智能手机的普及,手机硬件成为了人们衡量一款手机的重要因素,同时也成为了厂商营销推广的主要噱头。在经历过真假八核之争、屏幕、摄像头像素等等拼比后,64位移动处理器以及64位技术也成为了各大厂商与芯片级厂商拼斗的主要论点。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,本期的锋狂百科就让我们一起来了解下64位处理器。
  64位处理器发展历史
  说到64位处理器,历史可能有点长,因为早在半个世纪前,IBM就已经提出了“64位”处理器的概念。在当时,也就是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。
  到了2000年以后,intel与AMD先后面向桌面级平台推出了64位处理器,系统方面,Linux系统与微软Windows系统也开始推出64位版本。直到今天,64位处理器以及系统在PC领域才算上真正成熟。
  而到了移动领域,从功能机到智能机的发展,人们才慢慢开始对处理器重视起来。从最初的单核到双核,再到四核乃至今天的八核处理器,虽然从使用意 义上来说,如今手机的性能已经完全满足用户的使用需求,但随着设备的发展和新技术──语音识别、3D游戏和高分辨率显示屏发展与普及。现在的八核处理器相 信不久后,也将达到极限。可能有的网友会问,八核之后,厂商会不会推出16核处理器,对于这个问题,未来肯定会有,但在当下,由于核心越堆越多,对于功耗 的要求,也越来越高,在没有解决功耗这个问题之前,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。这也是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,而面向消费者和企业的样机于2013年由苹果的A7处理器上首次运用。

  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;三星的Exynos 5433;英伟达的Tegra K1以及英特尔推出的凌动处理器Z3480等等。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。
  64位处理器的优势
  64位处理器其中的“64”指的是寄存器,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。32位的处理器为什么会比64位处理器的性能差很多,这其实是一个受虚拟和实际内存尺寸的限制影响。主流的32位 处理器在性能执行模式方面存在一个严重的缺陷:当面临大量的数据流时,32位的寄存器和指令集不能及时进行相应的处理运算。”
  所谓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,而64位处理器一次就能处理64位,即8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话:旧的16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。而且除了运算能力之外,与32位处理器相比,64位处理器的优势还体现在系统对内存的控制上。
  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,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1800万个TB,1TB等于1024GB,1GB等于1024MB,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,速度快人一 等,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。

  ARMv8架构是ARM推出的首款包含64位指令集的ARM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。目前ARMv7架构的主要特性,包括 TrustZone技术、虚拟化技术及NEONTM advanced SIMD技术,都将在ARMv8架构中得以保留或进一步拓展。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。
  64位移动处理器的影响
  64位处理器在桌面级PC行业,已经开始慢慢普及,无论是硬件、还是系统方面,都已经就位,但是在软件方面,绝大数应用还都是32位的软件,虽 然可以在64位系统下兼容运行,但却发挥不了64位系统的优势。而64位软件的普及,虽然目前已经在进行,但也只是在起步中,全面普及,似乎还有很长的一 段路要走。

  相比桌面级的PC行业,64位的移动处理器以及系统才刚刚开始,虽然ARM早在2011年就已经公布了64位处理器,但业界首款面向消费者的产品,还是由苹果2013年发布的iPhone5S。虽然是首款采用64位技术的产品,但对于用户来说,从中却得不到丝毫益处。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位处理器的真正性能。如上文所讲,32位系统最多可调用3.2GB RAM,64位则就需要超过4GB RAM。但iPhone5S本身只配备了1GB RAM。所以,当苹果推出iPhone5S后,在业界虽然引起了不小风波,但性能提升却没有太大改变。
  从桌面级处理器来看,64位处理器的发展的确是大趋所势,特别是在服务器方面,64位电脑、系统及相关应用,也都非常常见,但在手机领域,除了 64位处理器已经开始和大家陆续见面外,系统方面,特别是安卓系统还没有正式发布64位版,虽然谷歌已经公布安卓L支持64位技术,但要普及起来,还是有 一段很长的时间。在这其中,除了系统之外,最为主要的还有应用程序。也就是说,要想真正发挥64位的优势,硬件、系统、应用三者缺一不可。
  总结:64位处理器,在移动领域,往深里说和桌面级处理器一样,都是未来发展的一个趋势,但就目前而 言,64位处理器对于用户来说,并没有太大的意义。而对于厂商来说,64位处理器是一个必备的竞争技术,虽然目前还无法在手机上发挥最大用途,但在服务器行业,所发挥的光与热要大大高于手机。不过在未来,或许手机真的需要8GB RAM甚至更高的RAM时,64位处理器及系统应用才能真正得到性能上的发挥,让用户真正的体验到64位处理器的强大优势。

关键字:64位处理器

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/1002/article_37292.html
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