Primeiro, vamos descobrir qual é a profundidade de bits (profundidade de bits) de uma arquitetura.
Os termos 32 bits e 64 bits referem-se à maneira como o processador (CPU) de um computador processa as informações. A versão de 64 bits do Windows lida com grandes quantidades de memória de acesso aleatório (RAM) com mais eficiência do que um sistema de 32 bits. A Wikipedia tem 2 páginas sobre arquitetura de 32 (x86) e 64 bits:
- 32 (x86) - uma arquitetura de processador com o mesmo conjunto de instruções, implementada pela primeira vez em processadores Intel.
O nome é derivado dos dois números que terminavam os nomes dos primeiros processadores Intel - 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Ao longo de sua existência, o conjunto de comandos foi em constante expansão, mantendo a compatibilidade com as gerações anteriores.
Além da Intel, a arquitetura também foi implementada em processadores de outros fabricantes: AMD, VIA, Transmeta, IDT, etc. Atualmente existe outro nome para a versão de 32 bits da arquitetura - IA-32 (Intel Architecture - 32 ).
- 64 - Extensão de 64 bits, conjunto de instruções, para a arquitetura x86, desenvolvida pela AMD, permitindo que programas sejam executados no modo 64 bits.
É uma extensão da arquitetura x86 com compatibilidade retroativa quase completa. A Microsoft e a Oracle usam o termo "x64" para se referir a este conjunto de instruções, mas o diretório de arquivos para a arquitetura nas distribuições do Microsoft Windows é chamado "amd64" (cf. "i386" para a arquitetura x86).
O conjunto de instruções x86-64 é atualmente suportado:
- AMD - processadores da série Z (por exemplo, AMD Z-03), série C (por exemplo, AMD C-60), série G (por exemplo, AMD T56N), série E (por exemplo, AMD E- 450), E1, E2, A4, A6, A8, A10, FX, Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Athlon II, Phenom, Phenom II, Turion 64, Turion 64 X2, Turion II, Opteron, FX, últimos modelos Sempron;
- Intel (com pequenas simplificações) chamada "Intel 64" (anteriormente conhecida como "EM64T" e "IA-32e") nos últimos processadores Pentium 4, bem como Pentium D, Pentium Extreme Edition, Celeron D, Celeron série G, Celeron Série B, Pentium Dual-Core, Pentium série T, Pentium série P, Pentium série G, Pentium série B, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Core i3, Core i5, Core i7, Atom (não todos) e Xeon;
- VIA - Processadores Nano, Eden, QuadCore.
Sim, tudo isso é difícil de entender. Explicarei com minhas próprias palavras que a arquitetura do sistema operacional de 64 bits é uma arquitetura aprimorada de 32 (86) bits. Possui conjuntos de instruções mais recentes para cálculos e também pode lidar com grandes quantidades de RAM. Se considerarmos a família de sistemas operacionais Windows, um sistema operacional de 32 bits pode realmente lidar com apenas 3,2 gigabytes de RAM e 64, teoricamente, até 4 terabytes. O que isso nos diz?
O que escolher: 32 ou 64?
Sobre o fato de ser aconselhável instalar o SO com base na quantidade de RAM. Por exemplo, se você tiver 3 GB de RAM ou menos, é melhor instalar um sistema de 32 bits e, se tiver mais de 3 GB, é melhor instalar um sistema de 64 bits. Mas não se esqueça do processador que você possui. Em nosso serviço, notamos há muito tempo que se o processador tiver uma frequência baixa (de 1 a 2,4 GHz), então em um sistema operacional de 64 bits o computador funciona lentamente, mesmo que tenha 4 ou mais GB de RAM instalados. De acordo com nosso serviço, é melhor instalar sistemas de 32 bits e não mais que 4 GB de RAM nesses computadores. Além disso, grandes fabricantes de notebooks com processadores de baixa frequência também instalam sistemas de 32 bits de fábrica, mesmo com 4 GB de memória. A instalação da versão de 64 bits do Windows requer um processador que possa executar o Windows de 64 bits. Os benefícios de usar um sistema operacional de 64 bits são especialmente evidentes ao trabalhar com grandes quantidades de memória de acesso aleatório (RAM), como 4 GB ou mais. Nesses casos, um sistema operacional de 64 bits lida com grandes quantidades de memória com mais eficiência do que um sistema de 32 bits. Um sistema operacional de 64 bits funciona mais rápido ao executar vários programas ao mesmo tempo e alternar entre eles com frequência. Em qualquer caso, o que instalar é com você e responderemos suas perguntas a seguir.
Como posso saber se meu computador tem Windows de 32 ou 64 bits?
Para usar o Windows ou determinar qual versão do Windows seu computador está executando (32 ou 64 bits), siga estas etapas.
Abra o componente Sistema. Para fazer isso, clique no botão Iniciar, clique com o botão direito em Computador e selecione Propriedades. No Windows 8, abra o Painel de Controle e vá para Sistema.
Na seção Sistema, você pode visualizar o tipo de sistema.
Se o seu computador estiver executando o Windows XP, siga estas etapas:
Se a janela exibida não disser “x64 Edition”, seu computador está executando uma versão de 32 bits do Windows XP.
Se "x64 Edition" estiver listado em Sistema, seu computador está executando uma versão de 64 bits do Windows XP.
Clique no botão Iniciar.
Como posso determinar se meu computador pode executar uma versão de 64 bits do Windows?
Para que um computador execute uma versão de 64 bits do Windows, ele deve ter um processador de 64 bits. Para descobrir se o seu processador suporta computação de 64 bits no Windows, siga estas etapas:
- No tipo de pesquisa MSINFO, ou
No Windows, selecione Mostrar e imprimir informações detalhadas sobre o desempenho do seu computador e do sistema.
Abra a seção Contadores e ferramentas de desempenho. Para fazer isso, clique no botão Iniciar e selecione o componente Painel de Controle (em 8 vamos imediatamente para o Painel de Controle). Na caixa de pesquisa, digite Contadores e ferramentas de desempenho e selecione Contadores e ferramentas de desempenho na lista de resultados.
Execute uma das seguintes ações.
Na seção Sistema, você pode ver que tipo de sistema operacional está usando (em Tipo de sistema) e se pode usar uma versão de 64 bits do Windows (em suporte de 64 bits). (Se o seu computador já estiver executando uma versão de 64 bits do Windows, a seção de suporte de 64 bits não aparecerá.)
Para determinar se um computador que executa o Windows XP pode executar a versão de 64 bits do Windows, siga estas etapas:
Se a seção Sistema disser "x64 Edition", o processador suporta a execução de uma versão de 64 bits do Windows.
Se não houver rótulo “x64 Edition”, o processador também pode ser compatível com versões de 64 bits do Windows. Para identificar essa possibilidade, baixe e execute o Windows 7 Upgrade Advisor gratuito em Consultor de migração do Windows 7.
Clique no botão Iniciar.
Clique com o botão direito em Meu Computador e selecione Propriedades.
Posso atualizar do Windows de 32 bits para o Windows de 64 bits ou passar do Windows de 64 bits para o Windows de 32 bits?
Se quiser atualizar de uma versão de 32 bits do Windows para uma versão de 64 bits do Windows, ou vice-versa, você deve fazer backup de seus arquivos e optar por instalar o Windows completamente. Então você precisa restaurar arquivos e reinstalar programas.
Notas
Para instalar a versão de 64 bits do Windows em um computador executando o Windows de 32 bits, você precisará inicializar o computador usando o disco ou arquivos de instalação do Windows de 64 bits.
Se o computador que inicializa com a versão de 64 bits do disco ou arquivos de instalação do Windows não oferecer suporte a essa versão do Windows, você receberá uma mensagem de erro do Gerenciador de inicialização do Windows. Em vez disso, você precisará usar o disco de instalação ou arquivos da versão de 32 bits do Windows.
A Transferência Fácil do Windows não move arquivos do Windows de 64 bits para o Windows de 32 bits. Se estiver usando uma versão de 64 bits do Windows XP, você precisará transferir manualmente os arquivos para uma mídia externa.
Posso executar programas e drivers de 32 bits em um computador de 64 bits?
A maioria dos programas projetados para versões de 32 bits do Windows também será executada em versões de 64 bits do Windows. Alguns antivírus são exceções.
Os drivers de dispositivo projetados para versões de 32 bits do Windows não funcionam em computadores que executam versões de 64 bits do Windows. Se você tentar instalar uma impressora ou outro dispositivo com driver de 32 bits, ele não funcionará corretamente na versão de 64 bits do Windows.
Posso executar programas e drivers de 64 bits em um computador de 32 bits?
Se um programa for projetado especificamente para ser executado no Windows de 64 bits, ele não será executado no Windows de 32 bits. (No entanto, a maioria dos programas projetados para versões de 32 bits do Windows também funcionam em versões de 64 bits do Windows.)
Os drivers de dispositivo projetados para versões de 64 bits do Windows não funcionam em computadores que executam versões de 32 bits do Windows.
Preciso de drivers de dispositivo de 64 bits ao executar o Windows de 64 bits?
Sim. Todos os dispositivos requerem drivers de 64 bits para serem executados no Windows de 64 bits. Os drivers projetados para versões de 32 bits do Windows não funcionam em computadores que executam versões de 64 bits do Windows.
Quais são as desvantagens do Windows de 64 bits?
- Gagueja quando há uma pequena quantidade de RAM.
- É difícil encontrar drivers para dispositivos antigos, por exemplo, impressoras, scanners, sintonizadores de TV, etc.
- Alguns programas e jogos mais antigos não funcionam na arquitetura de 64 bits.
- Alguns Windows mais antigos, como o Windows 7 Starter, não podem ser executados em um sistema de 64 bits.
Bem, isso é tudo que queríamos dizer neste artigo, esperamos que você faça a escolha certa! Se você precisa de boas dicas de informática, clique no link e conheça mais sobre seu computador.
Se perdemos alguma coisa no artigo, escreva-nos nos comentários e iremos adicioná-lo. Além disso, se o material foi útil para você não economize nas curtidas!
A capacidade de bits de um processador é um certo número de processos processados por unidade de tempo. Existem processadores e sistemas operacionais x32 (x86) e x64 bits. O conhecimento da capacidade de bits do processador é necessário para a instalação correta dos programas e a quantidade de RAM suportada.
A partir de 2015, os computadores desatualizados são aqueles com processador x32. Esses PCs suportam no máximo 4 GB de RAM. Os slots da placa-mãe não aceitam tiras de RAM com volume superior a este valor. O sistema operacional também deve ser de 32 bits. Os processadores de nova geração possuem x64 bits. Eles processam dados com muito mais rapidez, suportam processadores de 2 núcleos e “lêem” RAM de 4 GB a 32 GB. O Windows também deve ser de 64 bits. Você pode verificar o número de bits do seu computador em Propriedades. Para fazer isso, clique duas vezes no ícone “Meu Computador” na sua área de trabalho. Em seguida, clique no botão “Propriedades do Sistema”. O valor “Tipo de sistema” exibe o número de bits do sistema operacional e é igual ao número de bits do processador central. No Windows 8, 8.1, este valor indica simultaneamente os dois parâmetros: SO e CPU.
Agora você sabe qual é a capacidade de bits do processador central e sua importância. E verifique isso facilmente de qualquer maneira.
Na maioria dos casos, os usuários pensam na quantidade de bits do sistema operacional e do processador apenas quando começam.
Surgem então duas questões. Em primeiro lugar, qual sistema operacional está instalado, 32 ou 64 bits. E em segundo lugar, é possível instalar um sistema de 64 bits, o processador suporta isso?
Tentaremos responder a essas perguntas neste material. Aqui falaremos sobre como descobrir qual sistema está instalado no momento e se o processador suporta a instalação de um sistema de 64 bits.
Capacidade do sistema e do processador no Windows 8 ou Windows 10
Se você estiver usando o Windows 8 ou, para saber se o processador suporta um sistema de 64 bits, bem como qual sistema está atualmente instalado em seu computador, você não precisa de nenhum software adicional. Todas as informações necessárias podem ser obtidas através das ferramentas integradas ao Windows.
Para fazer isso, basta abrir a janela “Ver informações sobre o seu computador”. Existem diferentes maneiras de abrir esta janela. Por exemplo, se houver um ícone de computador em sua área de trabalho, você pode simplesmente clicar com o botão direito nele e selecionar “Propriedades” no menu que é aberto. Ou você pode abrir o “Painel de Controle” e ir para a seção “Sistema e Segurança - Sistema”. Bem, a maneira mais fácil de abrir a janela “Exibir informações sobre o seu computador” é a combinação de teclas Windows-Pause/Break.
Depois de abrir a janela “Ver informações sobre o seu computador”, você precisa prestar atenção na linha “Tipo de sistema” que indicará o número de bits do sistema operacional e o número de bits do processador.
Por exemplo, se você tiver um sistema de 64 bits e um processador de 64 bits, será semelhante à imagem abaixo.
Se você tiver um sistema de 32 bits instalado, mas um processador de 64 bits, ficará assim.
Se o processador estiver listado como 64 bits, significa que ele suporta sistemas de 64 bits e você pode instalá-lo se necessário.
Capacidade do sistema e do processador no Windows 7 e XP
Se você estiver usando o Windows 7 ou Windows XP, o método descrito acima não fornecerá todas as informações. Por exemplo, o Windows 7 também possui uma janela “Exibir informações sobre o seu computador” e abre exatamente como no Windows 8 ou Windows 10 (através das Propriedades do Computador, do Painel de Controle ou da combinação de teclas Windows-Pause/Break). Mas no Windows 7, esta janela contém apenas informações sobre a profundidade de bits do sistema; não há informações sobre a profundidade de bits do processador.
No Windows XP, você também pode abrir uma janela com informações sobre o seu computador, onde se chama “Propriedades do Sistema”. Para abri-lo, você precisa clicar com o botão direito do mouse no ícone “Meu Computador” e selecionar “Propriedades” ou pressionar a combinação de teclas Windows-Pause/Break. No Windows XP, na janela Propriedades do Sistema, a profundidade de bits do sistema só será indicada se você estiver usando o Windows XP de 64 bits.
Se o Windows XP for de 32 bits, não haverá menção à profundidade de bits.
18. 07.2018
Blog de Dmitry Vassiyarov.
Capacidade do processador - vamos nos aprofundar na essência
Olá meus queridos leitores, e continuo nossa série de conversas dedicadas ao coração de qualquer computador. Hoje o assunto em discussão será a capacidade de bits do processador. Talvez alguns de vocês não tenham prestado atenção a este indicador e até tenham usado o computador com sucesso sem essa informação. Mas já que você decidiu aumentar seu nível de conhecimento, vamos descobrir o que é e o que afeta.
Para chegar o mais próximo possível da compreensão do processo, considero necessário relembrar alguns conceitos.
As informações no processador são apresentadas em formato digital, que por sua vez se parece com uma série de pulsos com uma determinada sequência de sinais (há tensão - “1”, sem tensão - “0”). Um pulso é um pouco de informação.
Os sinais chegam aos transistores dos circuitos lógicos do cristal em uma determinada frequência de clock. Se o chip ler cada bit separadamente, será muito longo e inconveniente. É muito mais fácil processar um ou mais símbolos em um ciclo de clock, representando informações muito específicas.
Para facilitar a operação do processador com os dados, ele possui registros especiais para registrar a quantidade de informações processadas pela CPU em um. Cada um deles contém um conjunto de 4, 8, 16, 32 ou 64 caracteres de código, denominado “palavra de máquina”.
Tentarei descrever esse processo em palavras simples e uma analogia clara. É como ensinar a ler uma criança que acabou de começar a aprender o alfabeto. As letras são longas e incompreensíveis, mas as sílabas são mais simples. Além disso, primeiro são oferecidas ao bebê palavras especialmente divididas em sílabas de uma ou duas letras. E quando ele domina essa habilidade, ele consegue ler algo mais complexo, somando as sílabas de três ou quatro letras.
Da mesma forma, os engenheiros vêm aprimorando os microprocessadores há anos, continuando a “treiná-los” para ler “palavras de máquina” mais longas. Mas para uso em documentação técnica, tal termo não é a melhor opção.
Portanto, o valor que indica o tamanho de um bloco de informações processado em um ciclo de clock foi denominado capacidade de bits do processador. Este parâmetro, assim como a “palavra”, é medido em bits.
Progresso de bits do processador
O primeiro chip serial foi o Intel 4004 de 4 bits, destinado exclusivamente a calculadoras. Usando uma combinação de 4 zeros ou uns, 2 ^ 4 = 16 caracteres podem ser codificados. E isso foi suficiente para 10 números e 6 sinais de operações aritméticas básicas.
Não foi à toa que dei um exemplo com um cálculo para mostrar que na realidade, para o funcionamento eficiente da CPU dos computadores, é necessária uma grande capacidade de bits. Afinal, mesmo os processadores de 8 bits têm limitações significativas.
Portanto, os fabricantes de chips têm trabalhado ativamente não apenas na tecnologia de processamento de cristais de quartzo, mas também na microarquitetura, que é um sistema de interação entre componentes individuais do processador e dados processados.
Como resultado, em 1978, surgiu o primeiro processador 8086 de 16 bits, rodando em x86, que se revelou muito bem-sucedido porque tinha um enorme potencial de melhoria e refinamento constantes.
Sua terceira geração possibilitou em 1985 a criação do processador Intel 80386 de 32 bits, já rodando na arquitetura IA-32.
O progresso não pára
Desde o início de sua existência, o próprio sistema x86 recebeu regularmente todos os tipos de extensões que agregaram novos recursos. Mas a necessidade disso era constante: o volume de dados processados e o tamanho dos arquivos utilizados cresciam constantemente. E os processadores de 32 bits não eram mais impotentes na resolução de problemas complexos (um bloco maior que 4 GB não cabia mais no registro da CPU).
A Intel tentou criar uma nova arquitetura IA-64 com compatibilidade retroativa, mas sua velocidade era insatisfatória.
Seus concorrentes diretos, a AMD, obtiveram maior sucesso na solução deste problema. Eles seguiram o caminho comprovado. E em 2003, eles introduziram uma nova extensão para a arquitetura de 32 bits, chamando-a de AMD64.
A solução implementada nos processadores Opteron, Athlon 64 e Turion 64 teve tanto sucesso que a Intel adquiriu uma licença para um conjunto de instruções de controle. Com base nisso, já criaram seu próprio produto: a arquitetura EM64T. Que é usado atualmente em todos os seus processadores.
Essas inovações não só permitiram agilizar o funcionamento do próprio processador. Mas também possibilitaram usar o barramento de memória para mover arquivos de tamanho quase ilimitado.
Sabendo que um processador de 64 bits é uma solução mais avançada, você provavelmente desejará descobrir se a CPU instalada em seu computador é uma delas. Direi onde procurar essas informações.
Nas versões mais recentes do Windows, isso pode ser feito abrindo as configurações do sistema, onde é indicada a profundidade de bits do sistema operacional e do processador, que pode ser diferente. Se o seu computador não for muito antigo, provavelmente você verá que a CPU nele é moderna. Também é conveniente usar um pequeno programa para esta finalidade CPU-Z, que fornecerá muitas informações detalhadas sobre o processador (incluindo a designação das instruções de controle).
O que é afetado pela profundidade de bits do sistema operacional e do processador?
E aqui muitas pessoas costumam ter uma pergunta: “Meu processador é de 64 bits, mas o sistema operacional do meu computador é de 32 bits. O que acontece, não estou usando efetivamente os recursos do hardware do meu computador?” Eu não vou te responder definitivamente. É sim...
Aqui estão as nuances de um sistema operacional de 32 bits:
- Os programas e aplicativos mais populares para PC são oferecidos para instalação (download) em duas versões ou são universais. E funcionam com sucesso em sistemas com qualquer capacidade. Até o Windows é oferecido para instalação em formato de 32 ou 64 bits. Por que ambas as opções ainda são populares? Mais sobre isso mais tarde;
- Esse sistema operacional não vê RAM maior que 4 GB. Mas há vantagens óbvias no sistema de 32 bits: ele processa informações em porções menores. Isso significa que será gasto menos tempo lendo e transmitindo uma palavra de máquina. Isso permite que você trabalhe com a memória de forma mais eficiente. E também com aplicativos simples e arquivos pequenos;
Um sistema de 64 bits é uma excelente opção para jogos, processamento de vídeo e outros programas intensivos. Mas para ela é melhor ter RAM com reserva. Por que? Sim, porque consome mais recursos. Afinal, a eficiência de utilização de seu espaço com tal sistema operacional pode ser inferior à de um sistema de 32 bits;
Agora que você determinou suas preferências de sistema operacional, vamos retornar ao tamanho de bits do processador. Se for de 32 bits, apenas o sistema correspondente poderá ser instalado. Se você tiver uma CPU de 64 bits, poderá instalar qualquer versão do sistema operacional. Mas não se esqueça da quantidade de RAM.
Isso conclui nosso conhecimento da capacidade de bits do processador. Espero que agora você consiga mostrar seu conhecimento sobre o assunto até mesmo em uma conversa com especialistas.
Vejo vocês nas novas páginas do meu blog e boa sorte a todos.
O objetivo deste artigo é tentar semear dúvidas na cabeça do leitor, que tem certeza de saber tudo ou quase tudo sobre profundidade de bits. Mas a dúvida deve ser construtiva para motivar a própria investigação e melhorar a compreensão.
O termo “capacidade de bits” é frequentemente usado para descrever dispositivos e sistemas de computação, significando o número de bits que são armazenados, processados ou transmitidos simultaneamente para outro dispositivo. Mas especificamente em relação às unidades centrais de processamento (CPUs), como os representantes mais complexos do hardware de computação, que não podem ser divididos em partes individuais (até que alguém descobrisse como vender separadamente um cache ou um multiplicador dentro de um chip), o conceito de a capacidade de bits é muito vaga. Um exemplo especulativo ajudará a demonstrar isso.
Imagine que a década de 80 já chegou, (ainda) existem dezenas de fabricantes de CPU no mundo e você está trabalhando em um deles na próxima geração. Ainda não existem SSE8 de 256 bits, GPUs integradas e controladores de memória de 5 canais no mundo, mas você já tem um processador de 16 bits pronto (mais precisamente, “16 bits” está escrito na documentação técnica ), em que 16 bits estão em todos os lugares e em tudo - desde todos os barramentos externos até o tamanho arquitetônico dos dados processados. Um exemplo real de tal CPU seriam as primeiras CPUs de pacote único (embora não de chip único) para a arquitetura DEC PDP-11. E agora vem a tarefa da gestão - desenvolver uma nova geração compatível com versões anteriores da mesma CPU, que será de 32 bits - sem especificar o que se entende por esta última. É esse entendimento que precisa ser esclarecido primeiro. Então, nossa questão principal é: o que exatamente precisa ser duplicado em termos de capacidade de bits em nossa CPU ainda completamente de 16 bits para que o processador resultante possa ser chamado de 32 bits? Para facilitar a resolução do problema, utilizaremos duas abordagens: sistematizar as definições e observar exemplos.
A primeira coisa que vem à mente é a profundidade do que exatamente contar? Passemos à definição de qualquer sistema de informação: as suas três funções principais são o processamento, o armazenamento e a entrada/saída de dados, pelas quais são responsáveis o(s) processador(es), a memória e os periféricos, respetivamente. Considerando que um sistema complexo hierarquicamente auto-semelhante consiste em muitos componentes, pode-se argumentar que esta divisão de funções é preservada no nível dos componentes. Por exemplo, o mesmo processador processa principalmente dados, mas também é necessário armazená-los (para o qual possui uma memória relativamente pequena) e trocá-los com outros componentes (para isso existem diferentes barramentos e seus controladores). Portanto, separaremos funcionalmente a profundidade de bits de processamento, armazenamento e troca de informações.
Atrevo-me a sugerir que todos os fabricantes de qualquer hardware programável, especialmente processadores, estão 90% tentando não para os usuários finais, mas para os programadores. Portanto, do ponto de vista dos fabricantes, o processador deve executar os comandos corretos da maneira correta. Por outro lado, detalhes da estrutura cristalina (parâmetros topológicos, elétricos e físicos de transistores individuais, portas, elementos lógicos e blocos) podem ser ocultados não apenas do usuário, mas também do programador. Acontece que a profundidade de bits deve ser diferenciada pela implementação - física e arquitetônica.
Deve-se acrescentar que os programadores também são diferentes: a maioria escreve programas aplicativos em linguagens de alto nível usando compiladores (o que torna o código até certo ponto independente da plataforma), alguns escrevem drivers e componentes do sistema operacional (o que os obriga a ser mais cuidadoso sobre levar em conta as capacidades reais do hardware), há criadores que usam assembler (o que obviamente requer conhecimento do processador alvo), e alguns escrevem compiladores e montadores eles próprios (da mesma forma). Portanto, por programadores entenderemos melhor aqueles para quem os detalhes da implementação de hardware são importantes, se não para escrever um programa em geral, pelo menos para otimizar sua velocidade - a capacidade de bits “arquitetônica” de algo se referirá especificamente à programação na linguagem de máquina nativa do processador ou mais em um montador conveniente, sem entrar no interior da CPU (são questões de microarquitetura, que chamamos de implementação física para maior distinção). As nuances descritas ainda afetam todos os programadores, porque... Linguagens de alto nível quase sempre são traduzidas em código de máquina por compiladores, e os compiladores também precisam ser escritos por alguém. As exceções na forma de linguagens interpretadas também não ficam de lado - os próprios intérpretes também são criados com a ajuda de compiladores.
Resta considerar a profundidade de quais informações nos interessam. O que geralmente consome e gera a CPU no sentido de informação? Comandos, dados, endereços e códigos de sinal e controle. Não estamos falando sobre o último - sua profundidade de bits é estritamente fixada em uma implementação de hardware específica e na maioria dos casos não é controlável programaticamente. Com comandos é um pouco mais difícil - na família de arquiteturas RISC, por exemplo, a largura de qualquer acesso à memória deve ser igual à largura física do barramento de dados do processador, incl. e ao ler código (exceto alguns relaxamentos no ARM e PowerPC modernos). Isso é bom para a CPU - não há problemas com acesso desalinhado, todas as instruções têm o mesmo comprimento, ou variável, mas simplesmente calculado. Mas é ruim para o programador - RISC é um conjunto truncado de instruções, que também ocupa mais espaço do que com uma codificação mais compacta (o mesmo algoritmo requer mais instruções, mas o mesmo número de instruções requer mais bytes). Portanto, foi o paradigma CISC que ganhou a maior abordagem com sua diversidade e comprimento variável de comandos, que não é igual à capacidade de bits de algo. É claro que todas as CPUs modernas são RISC verdadeiras internamente, mas isso é apenas físico, não arquitetônico. Restam apenas dois tipos de informações - dados e endereços. Vamos dar uma olhada neles.
Temos três critérios para os tipos de capacidade de bits: funcional (processamento, armazenamento e troca), implementação (física e arquitetônica) e típica (dados e endereços). No total já existem 12 tipos dessa coisa incompreensível. Vamos supor que para cada combinação de critérios para nossa CPU original respondamos “16 bits” (tanto a capacidade física de processamento de dados quanto o armazenamento de endereço arquitetônico e todo o resto). Agora vamos ver quais dessas perguntas devem necessariamente dar a resposta “32 bits” para que o processador resultante seja exatamente isso.
Vamos começar pela parte arquitetônica. Uma CPU precisa armazenar dados e endereços em um formato lógico de 32 bits para ser chamada de 32 bits? Em relação aos dados, obviamente sim, mas em relação aos endereços não é tão simples. Quase todas as CPUs de 8 bits (de acordo com os dados) têm a capacidade de armazenar endereços de 16 bits em pares de registradores (caso contrário, eles não veriam o endereçamento de 16 bits comum nessas plataformas), mas isso não os torna chamados de 16 bits. . Talvez se a CPU puder armazenar dados de 32 bits, mas apenas endereços de 16 bits, ela já possa ser chamada de 32 bits?
Para perguntas semelhantes sobre cálculos arquitetônicos em dados e endereços de 32 bits, bem como troca de dados de software de 32 bits com endereçamento de software de 32 bits, a resposta pode ser a mesma - com dados é necessário, mas com endereços não é um facto.
Vamos passar para a implementação física. A CPU deve armazenar dados e endereços em um formato físico de 32 bits? Acontece que isso não é necessário, porque... para operandos de 32 bits, os registros podem ser emparelhados, o que tem sido usado com sucesso por CPUs de 8 bits, começando com o i8080. E o Z8000 de 16 bits da Zilog poderia até quadruplicar os registros, obtendo um argumento de 64 bits (apenas para dados). Isso não é tão eficaz porque... A quantidade total de dados que cabe no arquivo de cadastro não aumentará, mas isso não era obrigatório. Mas é sempre possível acessar tanto a metade superior quanto a inferior do registro virtual de 32 bits - uma pedra no jardim das arquiteturas IA-32 e MC68k, onde você só pode acessar a metade inferior (no IA-32 - também com um prefixo, o que retarda a execução).
Vamos continuar. A CPU deve processar dados e endereços em blocos físicos de 32 bits? Acontece que, e isso não é obrigatório, os operandos podem ser processados pela metade em dispositivos funcionais de 16 bits. Vale lembrar o processador Motorola MC68000, usado nos primeiros Macintoshes, Amigas, Ataris e outras máquinas populares - era considerado 32 bits, possui registros de 32 bits, mas não existe um único FU de 32 bits (apareceu somente no 68020). Mas existem até três ALUs de 16 bits, duas das quais podem ser emparelhadas ao executar uma operação de 32 bits. O i8080 e o Z80 tinham ALUs de 8 bits que executavam operações de 16 bits para calcular um endereço sequencialmente em seus bytes. Mais tarde, essa história se repetiu com o conjunto SSE e seus operandos de 128 bits, que foram inicialmente processados em FUs de 64 bits.
Finalmente, a troca: o processador precisa receber e transmitir fisicamente dados em blocos de 32 bits com endereçamento de 32 bits? Quase todos os fabricantes de CPU responderam à primeira pergunta lançando chips com metade da largura do barramento: 8 bits para o i8088 de 16 bits, 16 bits para o MC68000/010 e i80386SX/EX/CX de 32 bits, e até 8 bits para o 32 bits. -bit MC68008. A largura física do barramento de endereços é muito mais divertida. Vamos começar com o fato de que para barramentos de dados multibyte (ou seja, a partir de 16 bits), o endereçamento da memória física pode ocorrer por palavras ou bytes. No primeiro caso, o endereço da palavra é sempre fornecido ao barramento de endereços, e o barramento de dados lê ou grava a parte necessária dele - de um único byte até a palavra inteira. Para indicar a profundidade de bits de acesso, pode-se usar um barramento máscara de bytes separado (na arquitetura x86, essa técnica começou a ser usada desde o i386 - um bit para cada byte do barramento de dados), ou uma combinação de sinais de controle com os bits de ordem inferior do barramento de endereço, que não são necessários neste modo (para um barramento de dados de 32 bits, o endereço da palavra é completamente divisível por 4 e, portanto, os 2 bits mais baixos do barramento de endereço são sempre zero) - este era o caso antes do lançamento do i386. O caso do endereçamento de bytes só é possível com ajuste dinâmico da largura do barramento e, das CPUs mais conhecidas, foi utilizado apenas no MC68020/030. Como resultado, hoje o endereçamento de palavras é usado junto com uma máscara de bytes, de modo que a largura física do barramento de endereços é menor que sua largura lógica em vários bits, um a menos que a largura do barramento de dados em bytes. Daí resulta que um barramento de endereço físico de 32 bits só pode existir com um barramento de dados de 8 bits, o que nenhum arquiteto ou engenheiro em sã consciência faria por razões óbvias.
Mas isso não é tudo. Por que precisamos de endereçamento físico ou lógico de 32 bits? Em meados dos anos 80, chips de memória de megabit acabavam de aparecer no mercado; a quantidade típica de memória de um PC ainda é medida em centenas de kilobytes, mas um pouco mais tarde - em megabytes. E o endereçamento de 32 bits permitirá que você acesse 4 GB de RAM física! Quem poderá precisar disso nos próximos 20 anos em computadores pessoais?! Não é surpreendente que as primeiras CPUs populares de "32 bits" não tivessem 32 bits de largura de barramento de endereço lógico: o MC68000 tinha 24 (23 físicos + 1 para gerenciamento de bits) e o MC68008 tinha 20. Intel 386SX ( lançado 3 anos depois do original i80386 totalmente de 32 bits), além de reduzir pela metade o barramento de dados, também reduziu o barramento de endereços para 24 (23 físicos) bits, e suas versões embarcadas 386EX/CX tinham um barramento de 26 bits. Além disso, os primeiros chipsets que permitiam operar com endereços de 32 bits surgiram apenas na década de 90, e as primeiras placas-mãe que possuíam número suficiente de slots de memória para acomodar >4 GB de módulos do tamanho máximo da época surgiram apenas na década de 2000. Embora as primeiras CPUs com barramento de endereço físico de 64 bits (IBM/Motorola PowerPC 620) tenham surgido já em 1994. Concluímos
Portanto, fisicamente nada no processador precisa ser de 32 bits. Basta convencer arquitetonicamente o programador de que a CPU executa operações de 32 bits com uma instrução. E embora, na ausência de recursos internos completos, ele seja inevitavelmente decodificado em cadeias de microcódigo para gerenciar informações físicas de 16 bits e unidades de hardware - o programador não se importa com isso. Então, basta reescrever o firmware, refazer o decodificador e o circuito de controle, e agora nosso processador de 16 bits se torna imediatamente de 32 bits?
Como você sabe, qualquer boa ideia pode ser levada ao absurdo e então se desacreditar. Aumentar a capacidade de bits da CPU não é exceção. Neste ponto, o arquiteto deve imediatamente fazer a pergunta – por que tudo isso? Aumentar a profundidade de bits dos dados é bom para acelerar o trabalho com eles (muitas vezes você precisa processar valores que não cabem em 16 bits) e endereços - para poder operar com grandes quantidades de dados (limite de 64 KB para 16 endereçamento de bits, de alguma forma enfraquecido pelo modelo de segmento IA -16, restringiu os programadores já em meados dos anos 80). Você pode, é claro, fazer endereçamento de páginas com bancos comutáveis por software (CPUs de 8 bits podem endereçar 1 MB em PCs e consoles de jogos populares e baratos), mas ao custo de complicar programas e desacelerar o acesso à memória. Da mesma forma, faz sentido tornar os dados de 32 bits para que dificilmente acelerem o desempenho em comparação com o processamento de números de 32 bits em uma plataforma de 16 bits sob controle de programa em vez de microcódigo? Desta forma apenas simplificaremos a programação, economizando na quantidade de comandos, mas não teremos um salto de velocidade. Daí chegamos à conclusão de que o aumento da profundidade de bits deve ser implementado de tal forma que realmente leve a um salto qualitativo (mais memória) e quantitativo (operação mais rápida) nas capacidades da arquitetura. “Mais memória” aqui refere-se especificamente ao desenvolvimento qualitativo, porque muitos algoritmos e aplicativos geralmente se recusarão a funcionar se não houver RAM suficiente, enquanto mesmo um processador lento ainda executará o programa mais cedo ou mais tarde. A memória virtual trocada de disco não tem sentido em nada menos que uma implementação de 32 bits.
Mas será que tudo isso significa que muitos dos recursos, tanto de hardware quanto de arquitetura, em uma CPU devem ser de 32 bits para que ela seja chamada de processador completo de 32 bits? De jeito nenhum. Tomemos o mesmo MC68000 - ele tem uma arquitetura de 32 bits para dados e endereços e registros de 32 bits, mas ALUs de 16 bits e um barramento de dados externo e endereçamento físico externo de 24 bits. No entanto, o insuficiente “32 bits” não o impede de ultrapassar o “16 bits” 80286, que apareceu 3 anos depois: no benchmark Dhrystones MC68000, popular na década de 1980, em 8 MHz marca 2100 “papagaios”, e 286 a 10 MHz - 1900 (também i8088 de 16 bits a 4,77 MHz - 300).
Mas tudo isso não nos ajudará a responder à pergunta - qual é a capacidade do processador? No momento em que já havíamos chegado a uma certa conclusão, um novo herói aparece em cena - o tipo de dados. Todos os itens acima estão relacionados apenas a cálculos inteiros e seus argumentos. Mas também existem os reais. Além disso, por enquanto estamos operando com grandezas escalares, mas também existem grandezas vetoriais. Mas, segundo rumores, a Intel pretende construir um verdadeiro coprocessador diretamente dentro de seu novo 80486 (deixe-me lembrar: em nosso quintal, grosso modo, estamos nos anos 80). Levando em consideração o fato de que a representação física e arquitetônica interna dos dados (não funciona com endereços FPU) é de 80 bits - como então podemos chamar o “quatro” de processador de “32/80 bits”? Vamos voltar ao presente - como você chama um Pentium MMX que tirou 64 bits de cada registrador real escalar de 80 bits e os chamou de registrador vetorial inteiro? E o Pentum Pro/II com barramento de dados de 256 bits entre o cache L2 e o núcleo? (Ainda antes, o MIPS R4000 e suas variantes tinham um controlador L2 interno com um barramento externo de 128 bits até o próprio cache.) E quanto ao Pentium III com seus registradores XMM de 128 bits, embora cada um desses vetores possa atualmente armazenar apenas componentes de 32 bits e serem processados apenas em pares em FUs de 64 bits, mas não em quatro? Como devemos perceber os comandos de endereçamento vetorial, como Scatter e Gather, que estão atualmente sendo preparados para novas arquiteturas (em particular, Intel Larrabee), onde partes do registrador vetorial são percebidas como endereços, não como dados e, portanto, o endereçamento também pode ser considerado xxx-bit?
O debate moderno sobre a transição de uma plataforma de 32 bits para uma plataforma de 64 bits repete essa história com acréscimos que acrescentam ainda mais sal a um prato já variado. Em primeiro lugar, se você observar a taxa de duplicação da capacidade de bits (não importa o que isso signifique) de CPUs de chip único, verifica-se que ocorreu a transição dos primeiros 4 bits para os primeiros 32 bits em apenas 8 anos - de 1971 (i4004) a 1979 (MC68000 e muito menos conhecido NS32016). A próxima duplicação para 64 bits levou 10 anos - o i860 tinha uma ALU escalar inteira de 32 bits e registradores de uso geral de 32 bits com emparelhamento, mas uma FPU de 64 bits e vetor inteiro FU, barramentos externos de 64 bits e, para o pela primeira vez, um cache de kernel de barramento interno de 128 bits. Enquanto isso, 64 bits chegaram ao PC - mais 15 anos se passaram, embora o acesso à memória de 64 bits (através do mesmo barramento de dados de 64 bits, mas para um processador de “32 bits”) já tenha aparecido nos primeiros Pentiums em 1993. Mas a questão O problema é que para cálculos escalares inteiros, os dois principais tipos de operandos - dados e endereços - ainda eram suficientes apenas para serem de 32 bits. Sobre a redundância do endereçamento de 32 bits para os anos 80-90. já foi dito, mas a necessidade estrita de cálculos inteiros de 64 bits, em contraste com os de 32 bits, também não surgiu até agora e não é visível até agora. Para números inteiros, o intervalo de –2 10 9 a 2 10 9 ou de 0 a 4 10 9 cobre a grande maioria das necessidades, e raros momentos de 64 bits são completamente satisfeitos pelo método antiquado - operações em partes de operandos com carry, que não é muito mais lento e está disponível desde os primeiros momentos do surgimento das arquiteturas de 32 bits. Um toque adicional é adicionado pelo fato de que a aritmética de 64 bits sobre inteiros na arquitetura x86 apareceu antes mesmo do AMD64 e EM64T, e sua aritmética vetorial - começando com o conjunto SSE2 (2001), existem comandos paddq e psubq para adicionar e subtrair 64 Componentes inteiros de -bit e instruções de multiplicação de 32 bits para qualquer arquitetura produzem um número de 64 bits (instruções de divisão, respectivamente, aceitam-no; da mesma forma para muitas plataformas de 16 bits, incluindo IA-16).
Tamanhos de bits de alguns processadores de PC
| Critério | Profundidade de bits | |||||||||||
| Funcional | em processamento | armazenar | intercâmbio | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Implementação | físico | arquitetônico | físico | arquitetônico | físico | arquitetônico | ||||||
| Típico (D: dados; A: endereços) | D | A | D | A | D | A | D | A | D | A | D | A |
| i8080/85, Z80 | 8 | 8 | 8-16 | 16 | 8 | 8 | 8-16 | 16 | 8 | 16 | 8-16 | 16 |
| Z8000 | 16 | 16 | 8-64 | 16 | 16 | 16 | 8-64 | 16 | 8-16 | 23 | 8-64 | 23 |
| MC68000/010 (MC68008) | 16 | 16 | 8-32 | 32 | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-16 (8) | 24 (20) | 8-32 | 32 |
| MC68020/030 | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-32 | 32 |
| i8086/186* (i8088/188*) | 16 | 16 | 8-16 | 16 | 16 | 16 | 8-16 | 16 | 8-16 (8) | 20 | 8-16 | 20 |
| i80286 | 16 | 16 | 8-16 | 16 | 16 | 16 | 8-16 | 16 | 8-16 | 24 | 8-16 | 24 |
| i80386DX | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-32 | 32 |
| i80386SX (EX/CX) | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 32 | 32 | 8-32 | 32 | 8-16 | 24 (26) | 8-32 | 32 |
| i860 | 32/64|64 | 32 | 8-64/64|64 | 32 | 32/64/32 | 32 | 8-64/64/64 | 32 | 64 | 64 | 8-64 | 64 |
| i80486 | 32/80 | 32 | 8-32/80 | 32 | 32/80 | 32 | 8-32/80 | 32 | 32 | 32 | 8-80 | 32 |
| Pentium, K5 (Pentium Pro) | 32/80 | 32 | 8-32/80 | 32 | 32/80 | 32 | 8-32/80 | 32 | 64 | 32 (36) | 8-80 | 32 (51) |
| Pentium MMX (Pentium II) | 32/80|64 | 32 | 8-32/80|64 | 32 | 32/80|64 | 32 | 8-32/80|64 | 32 | 64 | 32 (36) | 8-80 | 32 (51) |
| K6 (K6-2) | 32/80| 64(/64) | 32 | 8-32/80| 64(/64) | 32 | 32/80| 64(/64) | 32 | 8-32/80| 64(/64) | 32 | 64 | 32 | 8-80 | 32 |
| Athlon | 32/80| 64/64 | 32 | 8-32/80| 64/64 | 32 | 32/80| 64/64 | 32 | 8-32/80| 64/64 | 32 | 64 | 36 | 8-80 | 51 |
| Athlon XP | 32/80| 64/64 | 32 | 8-32/80| 64/32-128 | 32 | 32/80|64/128 | 32 | 8-32/80| 64/128 | 32 | 64 | 36 | 8-128 | 51 |
| Pentium III (Pentium 4/M, Núcleo) | 32/80| 64/64 | 32 | 8-32/80| 64(+128)/32-128 | 32 | 32/80| 64(+128)/128 | 32 | 8-32/80| 64(+128)/128 | 32 | 64 | 36 | 8-128 | 51 |
| Pentium 4 D/EE (Athlon 64*) | 64/80| 64/64 | 64 | 8-64/80|64 + 128/32-128 | 64 | 64/80|64 + 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/128 | 64 | 64(+16) | 40 | 8-128 | 52 |
| Átomo | 32-64/80| 64/64-128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/32-128 | 64 | 64/80|64 + 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/128 | 64 | 64 | 36 | 8-128 | 51 |
| Núcleo 2 (i7*) | 64/80| 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/32-128 | 64 | 64/80|64 + 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/128 | 64 | 64 (192+16) | 40 | 8-128 | 52 |
| Athlon II*, Phenom (II)* | 64/80| 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/32-128 | 64 | 64/80|64 + 128/128 | 64 | 8-64/80|64 + 128/128 | 64 | 128+16 | 40 (48) | 8-128 | 52 |
* - Dados multiplexados e barramento de endereços (para uma CPU com controlador de memória integrado - somente interprocessador)
“A/B|C/D” - a capacidade de bits de um escalar inteiro / real é indicada para os dados | vetor inteiro/domínios reais
“X+Y” – possui domínios deste tipo de dois bits
“X-Y” - dependendo do comando ou FU, aceita todos os valores intermediários com potência inteira de dois
Se você leu até aqui, então o objetivo declarado do artigo provavelmente já foi alcançado e a determinação final precisa ideal da profundidade de bits não foi encontrada. Talvez nem exista, e isso é até bom. Afinal, se um computador é a principal ferramenta para trabalhar com informações, então toda tecnologia de TI é um método para melhorar o desempenho do computador. A profundidade de bits por si só não dará nada isoladamente do resto do arsenal de altas tecnologias de informação. PDAs/comunicadores, telefones celulares, netbooks, reprodutores de mídia e outros eletrônicos de bolso, bem como um grande número de controladores integrados e computadores de bordo funcionam muito bem, aumentando sua popularidade mesmo sem recursos de 64 bits. Então, por que mudar para bits maiores? Por que, por exemplo, ninguém ainda precisa de 64 bits no Intel Atom para netbooks, onde 8 GB de memória não só não são necessários para ninguém, mas também em algumas horas eles vão esgotar a bateria, e científico ou econômico cálculos (onde 64 bits inteiros) ninguém vai lançar? Uma resposta possível é “porque podemos”. Alguns milhões de transistores adicionais para dobrar os blocos restantes de 32 bits serão uma gota no oceano de portas já gastas em todo o resto no mesmo chip. O progresso galopante da microeletrônica como principal locomotiva da TI tornou o transistor integrado tão barato que agora a placa de identificação de “64 bits”, que é uma delícia para qualquer profissional de marketing, custará ao consumidor dez centavos extras, proporcionando não apenas uma farsa, mas um aceleração muito real de 10-50% em aplicações de 1-5%. E se uma pequena pele de carneiro não custa quase nada, por que não?
