Количество битов, которые процессор обрабатывает одновременно, равно
Обновлено: 04.07.2024
Фундаментальное решение о том, какой процессор стека выбрать для конкретного приложения, зависит от размера элементов данных процессора: 16 или 32 бита. Выбор между 16-разрядными и 32-разрядными процессорами зависит от факторов стоимости, размера и производительности.
8.2.1 16-битное оборудование часто лучше
16-разрядные процессоры стека обычно дешевле 32-разрядных процессоров. Их внутренние пути передачи данных уже, поэтому они используют меньше транзисторов и дешевле в производстве. Им нужны только 16-битные пути к внешней памяти, поэтому у них вдвое меньше контактов шины данных, чем у 32-битных процессоров. Стоимость системы также ниже, поскольку 16-разрядному процессору с минимальной конфигурацией требуется вдвое меньше микросхем памяти, чем 32-разрядному процессору для одного банка памяти.
16-разрядные микросхемы также имеют достаточный объем кремниевой области, доступной для специальных функций, таких как аппаратные множители, встроенная память программ и периферийные интерфейсы. Тенденция состоит в том, что полузаказные 16-разрядные процессоры стека, такие как RTX 2000, представляют собой полноценные системы на кристалле, включая периферийные устройства ввода-вывода и программную память для встроенных приложений.
16-разрядные процессоры всегда должны оцениваться для приложения, а затем отклоняться в пользу 32-разрядных процессоров, только если есть очевидная выгода от изменения.
8.2.2 Иногда требуется 32-разрядное оборудование
Большинство традиционных приложений управления в реальном времени хорошо обслуживаются 16-разрядными процессорами. Они обеспечивают высокую скорость обработки в небольшой системе при минимальных затратах. Конечно, отчасти причина того, что традиционные приложения хорошо обслуживаются 16-разрядными процессорами, заключается в том, что 32-разрядные процессоры не были широко доступны в течение очень долгого времени. По мере того, как более мощные 32-разрядные процессоры будут использоваться все шире, будут обнаружены новые области применения, позволяющие найти им эффективное применение.
32-разрядные процессоры стека следует использовать вместо 16-разрядных процессоров только в тех случаях, когда приложению требуется высокая эффективность при выполнении одного или нескольких из следующих действий: 32-разрядные целочисленные вычисления, доступ к большим объемам памяти или операции с плавающей запятой. арифметика.
32-битные целочисленные вычисления, очевидно, хорошо подходят для 32-битного процессора. Случаи, когда требуются 32-битные целые числа, включают графику и манипуляции с большими структурами данных. Хотя 16-разрядный процессор может имитировать 32-разрядные арифметические операции с использованием операндов двойной точности, 32-разрядные процессоры намного эффективнее.
Хотя 16-разрядные процессоры могут использовать сегментные регистры для доступа к более чем 64 КБ элементов памяти, этот метод становится неудобным и медленным, если его приходится использовать часто. Программа, которая должна постоянно изменять регистр сегмента для доступа к структурам данных (особенно к отдельным структурам данных размером более 64 КБ), может тратить значительное количество времени на вычисление значений сегментов. Хуже того, поскольку адреса, которыми необходимо манипулировать при вычислении местоположений записей данных, которые имеют ширину более 16 бит, вычисление адресов также происходит медленнее из-за всей задействованной математики с двойной точностью. 32-разрядный процессор может предложить линейное 32-разрядное адресное пространство с сопутствующими быстрыми вычислениями адресов на 32-разрядном пути данных.
Для хорошей эффективности вычислений с плавающей запятой также требуется 32-разрядный процессор. 16-разрядные процессоры тратят значительное количество времени на манипулирование элементами стека при работе с числами с плавающей запятой, тогда как 32-разрядные процессоры, естественно, подходят для размера элементов данных. Есть много случаев, когда масштабированная целочисленная арифметика более подходит, чем числа с плавающей запятой, для увеличения скорости на некоторых процессорах. В этих случаях может быть достаточно 16-битного процессора. Однако математика с плавающей запятой часто должна использоваться для снижения стоимости программирования проекта и для поддержки кода, написанного на языках высокого уровня. Кроме того, с появлением очень быстрого оборудования для обработки чисел с плавающей запятой традиционное преимущество целочисленных операций в скорости над операциями с плавающей запятой уменьшается.
Недостатками 32-разрядных процессоров являются стоимость и сложность системы. Чипы 32-разрядных процессоров, как правило, стоят дороже, поскольку в них больше транзисторов и контактов, чем в 16-разрядных чипах. Им также требуется память программ шириной 32 бита и печатная плата, как правило, большего размера, чем 16-битные процессоры. В чипе меньше места для дополнительных функций, таких как аппаратные множители, но они появятся по мере того, как технология изготовления чипа станет более плотной.
Несколько слов о 32-битной и 64-битной обработке
25 марта 2013 г., 8:49:00 / Келсон Лоуренс
Тим Чарльтон
В чем разница между 32-разрядными и 64-разрядными вычислениями?
Если вы ищете новый компьютер или просто новую операционную систему (ОС), вы, вероятно, заметили такие обозначения, как x86, x64, 32-разрядная или 64-разрядная. Что означают эти обозначения и какое отношение они имеют к вашей следующей покупке технологии?Проще говоря, эти обозначения указывают на объем данных, которые компьютерная система может обрабатывать в любой момент времени.
Давайте сначала дадим определение. Бит — это отдельная единица электронных данных, которая может быть представлена одним из двух числовых значений: 1 или 0. Биты обычно объединяются в длинные цепочки для представления больших фрагментов данных. Каждый фрагмент данных, проходящий через ваш компьютер, будь то электронная почта, электронная таблица или видео, представляет собой не что иное, как длинный поток единиц и нулей.
Компьютер может работать настолько быстро, насколько он может обрабатывать эти потоки битов. Задача обработки данных возлагается на несколько компонентов компьютера, в первую очередь на оперативную память (ОЗУ), системную шину и центральный процессор (ЦП). Оперативная память используется для временного хранения рабочих данных в очереди до тех пор, пока данные не будут переданы по системной шине в ЦП. Системная шина похожа на серию дорог, которые можно использовать для передачи данных к различным компонентам компьютера. ЦП принимает данные, ранее хранившиеся в ОЗУ, и выполняет все необходимые вычисления перед отправкой данных обратно на системную шину, где данные могут быть перемещены к следующему месту назначения.
ЦП хранит данные, полученные из ОЗУ, в контейнере, известном как регистр. 32-разрядный ЦП может хранить до 34 359 738 368 бит одновременно. Однако данные обычно обозначаются группами по восемь битов, которые называются байтами. Таким образом, 32-разрядный ЦП может использоваться для обработки 4 294 967 296 байтов или 4 гигабайт (ГБ) в любой момент времени. Термин x86 является синонимом 32-битной компьютерной архитектуры. Первые 32-разрядные процессоры были основаны на наборе инструкций процессора Intel 8086. Последующие имена 32-разрядных процессоров Intel также заканчивались цифрой 86. Таким образом, x86 стал распространенным способом обозначения 32-разрядной обработки.
Распространенное заблуждение о 64-разрядной архитектуре, часто обозначаемой термином x64, заключается в том, что она может обрабатывать в два раза больше данных, чем ее 32-разрядная версия. Что ж, это правда. вроде, как бы, что-то вроде. Фактически 64-разрядный процессор может обрабатывать в два раза больше данных, чем 32-разрядный процессор. Фактически, 64-разрядный процессор теоретически может обрабатывать до 18 446 744 073 709 551 616 байтов или 16 эксабайт (ЭБ) за один раз. Это большой скачок от 32-разрядной обработки к 64-разрядной.
Подходит ли вам 64-разрядная обработка?
Ответ на этот вопрос может быть не таким простым, как кажется. Хотя 64-разрядные архитектуры могут использоваться для обработки гораздо больших объемов данных, чем позволяет 32-разрядная, есть и другие соображения. Например, если вы хотите обновить ОС вашего компьютера с 32-разрядной версии до 64-разрядной версии, на вашем компьютере должно быть установлено 64-разрядное совместимое оборудование. Большинство производимых сегодня ЦП совместимы с 64-разрядными системами, но вам следует свериться с системной документацией, чтобы быть уверенным в спецификациях вашего ЦП. С другой стороны, вы можете без проблем установить 32-разрядную ОС на 64-разрядное оборудование.
Вы также должны учитывать объем ОЗУ, который у вас есть или вы планируете установить на свой компьютер. Поскольку 32-разрядный процессор может одновременно обрабатывать не более 4 ГБ данных, на 32-разрядном компьютере нет необходимости устанавливать более 4 ГБ ОЗУ. Фактически, 32-разрядные компьютеры обычно распознают только 4 ГБ ОЗУ, даже если установлено больше. Хотя 64-разрядная система может одновременно обрабатывать до 16 ЭБ данных, текущие аппаратные ограничения обычно делают этот объем ОЗУ недосягаемым для одной потребительской системы. Кроме того, производители ОС, такие как Microsoft, обычно устанавливают ограничения намного ниже теоретического предела объема оперативной памяти, которую можно использовать в 64-разрядной системе. Если вы планируете использовать 4 ГБ или меньше ОЗУ, вам может быть лучше, если вы останетесь с 32-разрядной системой. 64-разрядная система может работать с 4 ГБ или менее ОЗУ, но 64-разрядные приложения обычно крупнее и ресурсоемче, чем 32-разрядные версии. Поэтому использование 64-битной архитектуры может стать помехой в системах с 4 ГБ ОЗУ или меньше.
Кроме того, вам необходимо знать, совместимы ли ваши существующие приложения и периферийные устройства с 64-разрядной архитектурой. Хотя 64-битные системы существуют уже некоторое время, большинство персональных компьютеров, выпущенных за последние 20 лет, были 32- или даже 16-битными устройствами. Из-за этого в прошлом многие разработчики приложений и периферийных устройств сосредоточились на том, чтобы их продукты работали только на этих платформах. Но новые приложения и драйверы периферийных устройств теперь с большей вероятностью будут поддерживать 64-разрядную архитектуру.
Чтобы решить проблему совместимости приложений, Microsoft включила 32-разрядный эмулятор во многие из своих 64-разрядных ОС. Это позволяет многим 32-разрядным версиям приложений беспрепятственно работать на 64-разрядной платформе. Однако такие приложения, как драйверы принтера, нельзя использовать в режиме совместимости. Кроме того, хотя многие 32-разрядные приложения могут работать в 64-разрядных системах, 64-разрядные приложения вряд ли будут работать в 32-разрядных системах.
В заключение следует отметить, что 64-разрядная платформа может использоваться для обработки больших объемов данных быстрее, чем 32-разрядная платформа. Однако если вы не используете свой компьютер для выполнения задач, требующих больших объемов системных ресурсов, таких как редактирование видео или автоматизированное проектирование (САПР), вы вряд ли увидите значительное увеличение производительности при переходе на 64-разрядную версию. Со временем решение будет принято за вас, поскольку производители ОС и оборудования все чаще переходят на 64-разрядные продукты. Но на данный момент, если вы используете свой компьютер только для работы в Интернете или создания электронных таблиц, 32-разрядной системы должно быть достаточно.
Чтобы узнать больше о различных типах процессорных архитектур и других темах, ознакомьтесь с практическим экзаменом Boson ExSim-Max for CompTIA A+ 220-801.
32-разрядная архитектура — это тип архитектуры ЦП, способный передавать 32-разрядные данные. Это объем информации, который может быть обработан вашим ЦП всякий раз, когда он выполняет операцию.
В этом уроке вы узнаете
Что такое 64-разрядная версия?
В компьютерной архитектуре 64 бита — это количество битов, которые должны обрабатываться или передаваться параллельно, или количество битов, используемых для одного элемента в формате данных. 64-разрядный микропроцессор позволяет компьютерам обрабатывать данные и адреса памяти, представленные 64-разрядными битами.
КЛЮЧЕВОЕ ОТЛИЧИЕ
- 32-разрядные процессоры имеют адресное пространство 4 ГБ, а 64-разрядные процессоры — 16 эксабайт адресного пространства.
- 32-разрядные системы ограничены 3,2 ГБ ОЗУ, а 64-разрядные системы позволяют хранить до 17 миллиардов ГБ ОЗУ.
- 32-разрядным процессорам требуется 32-разрядная операционная система, тогда как 64-разрядные процессоры могут работать в 32-х или 64-х 64-разрядных операционных системах.
- 32-разрядные процессоры не являются идеальным вариантом для стресс-тестирования и многозадачности, тогда как 64-разрядные процессоры лучше всего подходят для выполнения многозадачности и стресс-тестирования.
- Для 32-разрядных операционных систем и приложений требуется 32-разрядный процессор, а для 64-разрядной ОС требуется 64-разрядный процессор.
История 32-разрядных
Важные вехи из истории 32-разрядных процессоров:
- 32-разрядный процессор был основным процессором, который широко использовался во всем мире в начале 1990-х годов.
- В 2000 году процессоры AMD и Intel Pentium также начали использовать 32-разрядные процессоры.
История 64-разрядной версии
Важные вехи из истории 64-битных процессоров:
- 64-разрядные процессоры используются в суперкомпьютерах с 1970-х годов.
- Он использовался в рабочих станциях и серверах на основе RISC (вычисления с сокращенным набором команд) в начале 1990-х годов.
- Первый процессор на базе AMD64, Opteron, был выпущен в апреле 2003 г.
- Архитектура ARM, предназначенная для смартфонов и планшетных компьютеров, впервые поступила в продажу в сентябре 2013 г.
Разница между 32-битной и 64-битной операционной системой
| Параметр | 32-разрядные процессоры | 64-разрядные процессоры |
|---|---|---|
| Адресный space | Он имеет адресное пространство 4 ГБ | 64-разрядные процессоры имеют адресное пространство 16 эксабайт |
| Поддержка приложений | 64-битные приложения и программы не будут работать | 32-битные приложения и программы будут работать |
| Поддержка ОС | Требуется 32-разрядная операционная система. | Может работать в 32-разрядной и 64-разрядной операционной системе. |
| Поддержка многозадачности | td>Не идеальный вариант для стресс-тестирования и многозадачности. | Лучше всего подходит для многозадачности и стресс-тестирования. |
| ОС и требования к процессору | 32-разрядные операционные системы и приложения требуют 32-разрядных процессоров | 64-разрядная ОС требует 64-разрядного процессора, а 64-разрядные приложения требуют 64-разрядной ОС и ЦП. |
| Система доступна | Поддержка Windows 7, 8 Vista, XP и Linux. | Windows XP Professional, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Linux и Mac OS X. |
| Ограничения памяти | 32-разрядные системы ограничены 3,2 Гб оперативной памяти 32-битная винда. Это устраняет ограничение, которое не позволяет вам использовать полные 4 ГБ пространства физической памяти. | 64-разрядные системы позволят вам хранить до 17 миллиардов ГБ ОЗУ. |
Преимущества 32-разрядного процессора
Вот важные преимущества\плюсы 32-битного процессора:
- Единственное преимущество, которое можно отметить, это то, что он совместим со всеми более старыми устройствами, разработанными в начале 2000 года и конце 1990 года.
Преимущества 64-разрядного процессора
Вот преимущества\плюсы использования 64-битного процессора:
- Повышение производительности программы и помощь в использовании преимуществ 64-разрядной операционной системы.
- Функция повышенной безопасности
- 64-разрядная версия Windows с современным 64-разрядным процессором позволяет получить дополнительную защиту, недоступную 32-разрядным пользователям.
- 64-разрядный процессор обеспечивает защиту, которая не ограничивается аппаратной защитой ядра от исправлений.
- 64-разрядный процессор позволяет создать 16 ТБ виртуальной памяти. Хотя 8 ТБ выделено для пользовательских процессов и 8 ТБ резервируется для выполнения процессов ядра.
- 64-разрядные процессоры предлагают расширенные возможности. Он позволяет хранить 264 вычислительных значения.
- На 64-разрядном компьютере может быть до 16,8 терабайт ОЗУ.
- 64-разрядные процессоры предлагаются в двухъядерных, шестиядерных, четырехъядерных и восьмиядерных версиях.
- Поддержка нескольких ядер помогает увеличить количество вычислений, которые могут быть выполнены, что может увеличить вычислительную мощность и ускорить работу вашего компьютера.
- Программы, которым для бесперебойной работы требуются различные типы процессоров, могут эффективно работать на многоядерных 64-разрядных процессорах.
- Позволяет получить доступ к виртуальной памяти для каждого процесса.
Недостатки 32-разрядного процессора
Вот важные минусы/недостатки использования 32-разрядной операционной системы:
- Самый большой недостаток заключается в том, что поставщики больше не разрабатывают приложения для 32-разрядных операционных систем.
- Многим процессорам требуется 64-разрядная операционная система.
- Производители часто не предлагают 32-разрядные версии драйверов для своего оборудования из-за отсутствия рыночного спроса или их продукта.
Недостатки 64-разрядного процессора
Вот некоторые возможные недостатки использования 64-битного процессора:
- Маловероятно, что 64-разрядные драйверы будут доступны для старых систем и оборудования.
- Некоторое старое 32-разрядное программное обеспечение не обеспечивает плавного перехода на 64-разрядную версию.
Должен ли я перейти на 64-разрядные компьютеры?
Если вы хотите заменить свои старые компьютеры для повышения производительности, вам лучше перейти на 64-разрядные компьютеры, если ваше программное обеспечение совместимо с 64-разрядным процессором.
Большинство компьютеров, продаваемых сегодня, будут иметь 64-разрядные процессоры и все больше и больше программного обеспечения, доступного в 64-разрядной версии. Поэтому вы должны убедиться, что все программное обеспечение, которое вам нужно, может работать в 64-разрядной версии.
Название: Основы работы с компьютером
Чтение: Приложение по основам работы с компьютером, стр. 1–11
Знакомство с двоичной нумерацией и количеством возможных комбинаций, связанных с битами и байтами
Знать три основных компонента компьютера
Понимать базовую архитектуру шины
Знайте, что ограничивает общую скорость обработки
Описать характеристики базовых систем памяти
Знать характеристики различных интерфейсов ввода-вывода
Современные боевые системы в значительной степени зависят от компьютеров. На самом деле в некотором смысле можно утверждать, что современная система вооружения фактически построена вокруг центрального компьютера, который стал самым важным элементом оборудования в системе.
Внутренне все компьютеры работают в двоичной цифровой среде, т.е. 0,1 вкл/выкл
Итак, давайте рассмотрим, что такое двоичная система счисления:
двоичный код — это основание 2, мы знакомы с основанием 10
в двоичном формате есть только 2 числа 0 и 1
все остальные числа представлены комбинациями 0 и 1 (см. пример p2)
каждая цифра представляет собой степень числа 2, т. е. единицы равны 2 0 , десятки равны 2 1 , сотни равны 2 2 и т. д.
поэтому число 1001101 равно 1 x 2 6 + 1 x 2 3 + 1 x 2 2 + 1 x 2 0 = 64 + 8 + 4 + 1 = 77
В 8-битной машине у нас есть 8 цифр , поэтому максимальное количество доступных комбинаций: 2 7 + 2 6 + 2 5 + 2 4 + 2 3 + 2 2 + 2 1 + 2 0 = 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 + все нули = 256
В общем случае формула
где N = количество комбинаций (или чисел)
и b= количество битов, чем больше битов, тем больше комбинаций
Два байта вместе, как в 16-битной машине, составляют слово, 32-битная машина — это 4 байта, то есть двойное слово, а 64-битная машина — это 8 байтов, то есть четверное слово.
Компьютеры различаются, но все они будут иметь некоторые основные компоненты, такие как ЦП, память, соединительная шина и интерфейс ввода/вывода (I/O).
Это выполняет операции.
Двоичный код на самом фундаментальном уровне.
Таблицы истинности (см. стр. 4)
(если вы добавите два числа, которые вместе превышают разрядность машины, вы получите классическую "ошибку переполнения"
ЦП работает по 3-этапному циклу
Выбрать — получить следующую инструкцию и сохранить
Декодировать — интерпретировать инструкции и собирать любые другие необходимые данные
Выполнить - выполнить инструкцию и сохранить результат во внутренней памяти
Соединяет все компоненты. Три части:
BUS работает по 4-этапному циклу
Расположение данных размещается на адресной шине
Адрес сохраняется во временной памяти (освобождает адресную шину)
Данные извлекаются и помещаются на шину данных
Данные отправляются в ЦП
Время движения автобуса контролируется часами. например 200 МГц означает 200 000 000 тактовых циклов в секунду. Каждый тактовый цикл является шагом в рабочем процессе. Итак, 200 млн шагов в секунду
Каждый шаг может включать 64 бита, поэтому у вас может быть 64 x 200M = 12,8 гигабит/с
ПЗУ — память только для чтения — программируется ультрафиолетовым светом (СППЗУ) или напряжением (ЭСППЗУ), например. CD-ROM
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство — возможность чтения и записи
SRAM – статическая оперативная память – сохраняется даже после отключения питания — не требует обновления
DRAM – динамическая RAM – требуется постоянное обновление
Время доступа: время, необходимое для извлечения фрагмента данных. SRAM быстрее, но дороже и больше
Если время доступа больше, чем тактовый цикл, система должна создать паузу в ожидании доступа к памяти.
например. система Pentium 233 МГц имеет тактовый цикл 1/233 МГц = 4 нс, что означает, что она может выполнять операцию каждые 4 нс. Если время доступа к памяти составляет 10 нс, система должна ждать 6 нс между операциями, чтобы дождаться доступа к памяти.
Емкость: сколько данных можно сохранить. Измеряется в байтах (8 бит)
Режим передачи: как данные отправляются после первого запроса (устраняет циклы)
EDO – 2 цикла после первого запроса
Кэш: высокоскоростная (малое время доступа) память ограниченного объема. (SRAM) В нем хранятся наиболее часто используемые данные для экономии времени. Сначала система проверяет кэш, а затем оперативную память
Модемы, мониторы, жесткие диски, компакт-диски, мышь, клавиатура, принтер и т. д.
У вас может быть много проблем совместимости с устройствами ввода-вывода, поскольку все они созданы разными производителями, обычно являются аналоговыми, а интерфейсы не стандартизированы в отрасли.
Последовательный режим — все биты передаются в одной строке по порядку. Медленно
Параллельный режим — биты передаются по отдельным строкам (например, 32 бита — 32 строки) Быстро
Синхронная передача — устройство ввода-вывода и ЦП сохраняют общую синхронизацию между собой, чтобы данные могли быть отправлены в любое время.
Асинхронный режим требует команды запуска и остановки, чтобы сообщить компьютеру о поступлении данных.
Читайте также: