Intel، AMD و پردازنده هاي 64 بيتي

[Ali Singer]

Bit چيست ؟
كلمه بيت مخفف عبارت binary digit است. اعداد دودويي يا باينري يعني همان روشي است كه يك كامپيوتر داده ها را با آن ذخيره كرده يا در قالب آن انتقال مي دهد. يك بيت مي تواند مقداري بين صفر يا يك را به خود بگيرد. اگر تعدادي از بيت را پشت سرهم رديف كنيم ، به يك كد باينري مي رسيم مثل 1001011000101 كه مي تواند بيانگر يك دستورالعمل رياضي مثل جمع يا تفريق،‌يك محل خاص از حافظه جهت آدرس دهي، و يا يك داده مشخص مثلا عدد 12.456 باشد. يك پردازنده 32 بيتي، مثل پنتيوم قادر است بااستفاده از اين رشته صفر و يك، تا عدد 2 به توان 32 را كد گذاري كند يا در اصطلاح، آن را به مبناي باينري ببرد. طبيعي است كه اين ميزان براي يك پردازنده 64 بيتي به 2 به توان 64 مي رسد و اين بدان معني است كه يك پردازنده 64 بيتي، مي تواند سقف بسيار بالاتري از اعداد را در واحد زمان پشتيباني كند. بنابراين اگر يك پردازنده 32 بيتي بخواهد عددي بيشتر از2 به توان 32 را پردازش كند يا انتقال دهد، بايد در دو سيكل زماني اين كار را انجام دهد كه وقت بيشتري را نسبت به يك پردازنده 64بيتي صرف مي كند. بدين ترتيب يك پردازنده 64 بيتي، صرف نظر از آن كه چند سيكل زماني در ثانيه بيشتر از يك پردازنده 32 بيتي دارد، در هر كدام از اين سيكل هاي زماني نيز قادر است دو برابر يك پردازنده 32 بيتي عمل پردازش را انجام دهد.
حافظه ، مسئله مهم تر
اما عامل ديگري كه تحت تأثير دامنه بيتي كه پردازنده قرار مي گيرد، ميزان حافظه اي است كه سيستم پشتيباني مي كند يا مورد دسترسي قرار مي دهد. در پردازنده هاي 32 بيتي كه با سيستم عامل هاي همگون 32 بيتي كار مي كنند، تنها چهار گيگا بايت از فضاي حافظه RAM قابل دسترسي است كه حتي اين مقدار هم توسط سيستم عامل هاي 32 بيتي ، اغلب به دو گيگا بايت كاهش مي يابد. زيرا دو گيگا بايت ديگر از آن بايد به برنامه هاي كاربردي جهت اجرا تخصيص داده شود. پردازنده پنتيوم 4 محصول اينتل و آتلون XP از AMD، از جمله همين پردازنده هايي هستند كه عليرغم فركانس بالا جهت اجراي تعداد بيشتري دستورالعمل در واحد زمان ، به دليل عدم امكان دسترسي به مقادير زيادتري از حافظه، گاه سرورهاي محيط هاي Enterprise را با مشكل مواجه مي كنند. در حالي كه اين مشكل ، در پردازنده هاي 64 بيتي البته به شرط اجراي برنامه هاي 64 بيتي تحت سيستم عامل هاي 64 بيتي با پشتيباني از چند ترابايت فضاي حافظه، برطرف شده است .
اينتل و AMD
شركت AMD، با ساخت اولين مدل آتلون 64 بيتي كه البته برخلاف نام آن ، قابليت پشتيباني 40 بيتي از حافظه را داشت و مي توانست 136 گيگا بايت از فضاي حافظه را آدرس دهي كند و اينتل با ساخت پردازنده Xeon سري DP با قابليت اجراي 32و 64 بيتي و برخورداري از تكنولوژي hyper threading ، اولين گام را جهت ساخت پردازنده هاي 64 بيتي برداشتند. اين پردازنده ها علاوه بر مهيا ساختن قابليت دسترسي به ميزان حافظه بيشتر براي سيستم عامل، به هر برنامه كاربردي قابل اجرا برروي آن سيستم عامل ، يك بلاك چهر گيگا بايتي از حافظه را جهت اجرا اختصاص مي دهند. اين توانايي جديد به نحو بسيار محسوسي ، كاربران برنامه هاي طراحي مهندسي و بسياري از بانك هاي اطلاعاتي را با افزايش كارايي و سرعت اجراي برنام ها مواجه كرد. اين پردازنده ها كه طبق نظر سازندگانشان به طور كامل از سيستم عامل ها و برنامه هاي 32 بيتي پشتيباني كرده و هيچ خللي را به دليل ارتقا به وضعيت 64 بيتي، در برنامه هاي قبلي وارد نمي كردند و به قول خودشان سازگار باقبل بودند، تنها در صورت اجراي سيستم عامل هاي 64 بيتي و همچنين اجراي برنامه هاي 64 بيتي، مي توانستند قدرت خودشان را به نمايش بگذراند. در حالي كه در زمان اجراي 32 بيتي بر روي سيستم عامل هاي 32 بيتي، تنها چيزهايي كه مي توانند عايد اين محيط هاي قديمي نماينده، عبارت است از:
1- استفاده ازفركانس بالاتر از جهت اجراي تعداد بيشتري دستورالعمل در واحد زمان
2- استفاده از سطوح بالاتر cache جهت افزايش دسترسي به اطلاعات
3- استفاده از سيليكون هايي با كيفيت بالاتر و داراي تعداد ترانزيستور بيشتر باز هم در راه افزايش سرعت.
به هر روي هر دو شركت سرشناس توليد كنند پردازنده هاي 64 بيتي براي كامپيوتري x86 مدعي ساخت پردازنده هاي مذكور با كيفيت بالاتر بوده و در واقع هر دو ادعاي پيشتازي در اين عرصه را دارند.
راه حل هاي اينتل
اين راه حل ها شامل سه دسته پردازنده بعد از ارائه Xeon DP و سه مدل پردازنده ايتانيوم به شرح زير است :
1- پردازنده هاي سري 64bit xeon
اين سري از پردازنده هاي اينتل با قدرت انعطاف بالا و دو مگا بايت cache لايه سه ، به عنوان محبوب ترين پردازنده 64 بيتي براي سرورها شناخته شده اند. ضمن اينكه قادرند هم برنامه هاي 64 بيتي و هم برنامه هاي 32 بيتي را با كارايي بالا و با استفاده از حافظه هاي DDR2 و خطوط حامل PCI Express اجرا كنند و در نتيجه كارايي سيستم را تا حد 50 درصد بالاتر از xeonهاي قديمي تر32 بيتي ، مثل پردازنده xeon DP 3.2 گيگا هرتز ببرند. اين پردازنده ها در وب سرورها و ايميل سرورها كاربرد زيادي دارند.
2- پردازنده هاي سري 64bit xeon MP
قدرتمندترين و سريع ترين پردازنده با نام xeon است و با قدرت بالاي دسترسي به حافظه، هشت مگا بايت cache لايه سه و وجود فناوري DBS، بهترين انتخاب براي سرورهاي لايه واسط ، يعني همان Application Server يا سرور مربوط به بانك هاي اطلاعاتي با حجم داده و پردازش بالا مي باشد. اين سرور در كاربردهاي Enterprise، مثل سيستم هاي تجاري ERP و BI كاربرد بسيار مناسبي دارد .
3- 64bit xeon workstation
همان گونه كه از نام آن برمي آيد، اين پردازنده قادر است با استفاده از قابليت هايي مثل NetBurst، PCI Express، Cache لايه دو، و فناوري hyper threading، برنامه هاي 32 و 64 بيتي، خصوصا برنامه هاي طراحي مهندسي، گرافيك و امثال آن را با كارايي و سرعت بالا اجرا نمايد.
4- Itanium2
قدرتمندترين و با ثبات ترين پردازنده ساخت اينتل است . اين پردازنده كه خود در مدل هاي DP، MP و Low Voltage به بازار ارائه شده است ، با قابليت نه مگا بايت فضاي cache لايه سه، بالاترين كارايي و سرعت را براي سرورهاي لايه واسط ، بانك هاي اطلاعاتي ، راه حل هاي ERP، BI، HPC، و انواع سيستم هاي مديريتي پيچيده به ارمغان مي آورد.
پردازنده هاي سري ايتانيوم، آلتوناتيوي قوي براي سيستم هاي اطلاعاتي موجود برروي پردازنده هاي RISC ساخت آي بي ام بوده و با قيمت بسيار پايين تر از سيستم هاي MainFrame، رقيبي سرسخت براي آن به حساب مي آيند.
راه حل AMD
AMD براي پشتيباني از فناوري پردازش هاي 64 بيتي ، چندين مدل پردازنده 64 بيتي آتلون، اپترون، و توريون را ارائه كرده است . كه در ادامه به بررسي اجمالي آن ها پرداخته مي شود.
1- AMD Athlon64
انواع و اقسام مختلفي از آتلون سري 64 براي اجراي برنامه هاي 64 و 32 بيتي با كارايي بالا ساخته شده است . اين پردازنده ها كه با فناوري هاي قابل رقابت مشابه آنچه كه در اينتل براي ساخت پردازنده هاي زئون ساخته شده است، ارائه شده اند، به كاربران كامپيوترهاي دسكتاپ اجازه مي دهد برنامه هاي كاربردي اي كه به سرعت بالا دسترسي سريع به حجم بالاي حافظه نياز دارند را با كارايي بالايي اجرا نمايند. برنامه هاي گرافيكي و مالتي مديا، بازي هاي سه بعدي ، ويرايش تصاوير، فيلم، موسيقي، و به طور كلي Applicationهاي مربوط به كاربران نهايي ،‌بهترين بهره را از اين پردازنده ها مي برند. اين پردازنده در چند مدل مختلف ارائه شده كه از مدل FX آن براي كاربردهاي دسكتاپ و از مدل MP براي سرورها استفاده مي شود.
2- Opteron
AMD، پردازنده هاي سري اپترون را در قالب و همپاي با xeonهاي 64 بيتي و تا حدودي پردازنده هاي گران قيمت تر ايتانيوم ساخته است. اين پردازنده كه به گفته AMD با تركيب فاكتورهاي مهمي چون سازگاري، كارايي ، قابليت اعتماد، و قيمت نسبتا پايين رقابتي ، پا به عرصه وجود گذاشته، تاكنون در قالب چهار مدل مختلف سري 1-8wag و سري هاي 200،100 و 800 به بازار عرضه شده است. اين پردازنده قادر است تا 256 ترابايت فضاي حافظه را مورد دسترسي قرار دهد و با استفاده از توان مصرفي نسبتا پايين 55 وات براي سري HE و 30 وات براي سري EE از هدر رفتن توان مصرفي پردازنده و درنهايت كل سيستم جلوگيري كند. پردازنده هاي آتلون و اپترون 64 بيتي تاكنون بارها از طرف مجامع مختلف به عنوان مقرون به صرفه ترين راه حل براي كاربردهاي دسكتاپ و تا حدودي Enterprise با حفظ هردو فاكتور كارايي بالا و قيمت پايين شناخته شده است .
3- Turion
اين پردازنده به منظور ايجاد امكان سواركردن سيستم عامل هاي 32 و 64 بيتي برروي كامپيوترهاي نوت بوك با تكنولوژي Mobile طراحي وساخته شده است. اين پردازنده با وزن بسياركم، مصرف انرژي پايين، و ايجاد حرارت محدود با فناوري بي سيم بسيار سازگار بوده و مي تواند با كارايي بسيار بالاتري نسبت به پردازنده هاي معمولي دستگاه هاي مبتني بر تكنولوژي موبايل و بي سيم، به اجراي برنامه هاي طراحي شده براي اين محيط ها بپردازد. سيستم عامل، كليه برنامه هاي صوتي و تصويري ، بازي ها و امثال آن از مزاياي افزايش سرعت با استفاده از اين پردازنده 64بيتي بهره مند مي شوند.

مجله شبکه