Не, не ви заплашваме. Желаем ви дълъг и здрав живот — 100 и дори повече години! Вероятно сте видели еволюцията на процесорите: от 16-битови към 32-битови процесори и по-късно от 32-битови към 64-битови процесори. Ако не сте запознати с тази история, прочетете за най-важните процесори в историята тук. Възниква логичен въпрос: кога ще се появят 128-битовите процесори? 128-битов процесор, по отношение на компютърната архитектура, означава, че този процесор трябва да има 128-битови цели числа и 128-битова шина. Той не просто е два пъти по-добър от 64-битовия; не е толкова просто.
Какво е бит (bit)?
Битът е най-простата единица информация в компютрите. Битът може да бъде или 1, или 0. Това е единична двоична стойност и не може да бъде нещо между 1 и 0. Точно като превключвател за светлина, той е или 1 (включен) или 0 (изключен). Компютрите използват двоичната система за изпълнение на всяка изчислителна задача, включително съхранение на данни, изчисления и стартиране на програми.
По същество, процесорните битове, се отнасят до броя единици, които процесорът може да обработва едновременно. 32-битов процесор може да обработва 32 бита данни наведнъж, 64-битов процесор може да обработва 64 бита и т.н. Като увеличите броя на единиците, които един процесор може да обработва едновременно, можете да обработвате по-сложни и по-бързи изчисления.
Квантовите компютри използват кубити, които могат да бъдат както 1, така и 0 едновременно. Прочетете повече за квантовите компютри тук.
Защо сега използваме 64-битови процесори?
Вашият лаптоп, смартфон или дори сървърът, който хоства блога на Neterra.cloud, използват 64-битови процесори. Докато в миналото имаше нужда от повече памет, сегашните 64-битови процесори могат да се справят с толкова много RAM, че е трудно дори да си представим.
Старите 32-битови процесори можеха да адресират максимум 4 GB RAM. Сега максималното количество, което 64-битов процесор може да адресира, е 2^64 или 18,44 екзабайта. Един екзабайт е 1 милиард гигабайта! Вероятно никога няма да видите това количество RAM през живота си. 4 GB за 32-битова система могат да бъдат достатъчни или 8 GB за нормална офис работа на 64-битова операционна система също биха свършили работа. Някои авангардни устройства имат 64 GB или дори 128 GB RAM, но това се изисква в много малко ситуации, като тежки CAD приложения или редактиране на видео.
Как би изглеждал 128-битов процесор?
В момента използваме 64-битови процесори, но шината обикновено не е 64-битова; по-често той е 40-битов или 48-битов. Тази характеристика все още има място за подобрение. Ще ни трябват 128-битови цели числа и 128-битова шина за 128-битов процесор и ще има много предизвикателства:
- Изисква повече памет: Преминаването от 64-битов процесор към 128-битов ще изисква повече памет. Ще ни трябва огромен размер на кеша; в противен случай програмата просто ще работи по-бавно.
- Хардуерни ограничения: Проектирането на такъв процесор би било по-сложно и скъпо.
- Повишена консумация на енергия: 128-битов процесор би бил значително по-голям и би генерирал повече топлина. Това може да е много непрактично – буквално никой не иска по-големи и по-тежки устройства.
- По-високи разходи: Цената на ват също би била значително по-висока. Създаването на 128-битов процесор би било много по-скъпо.
- Липса на 128-битова ОС: Друг недостатък би била необходимостта от 128-битова ОС и драйвери. Би било безсмислено, ако такъв процесор не може да се използва правилно. Засега нито Microsoft, нито Apple дори не обмислят създаването на такава ОС. Между другото, проверете какви операционни системи можете да използвате с Neterra.cloud.
- Липса на 128-битов софтуер: Дори ако имате 128-битов процесор и 128-битова операционна система, нищо няма да се промени, ако използвате 64-битов софтуер. Ще ви трябват специални програми, разработени за тези нови системи, за да използвате напълно техния потенциал. Един от ръководителите на ARM заяви, че компанията „няма планове за 128-битови чипове, базирани на ARM, защото те просто не са необходими“. Със сигурност един ден, след много години, ще започнем да използваме 128-битови процесори, но очевидно няма да е скоро.
Защо не се нуждаем от 128-битови процесори сега?
Има няколко причини, поради които не се нуждаем от 128-битов процесор:
- Няма наличен 128-битов софтуер: Няма програми или операционни системи, предназначени за 128-битови процесори.
- Достатъчно адресиране на паметта: 64-битов процесор може да адресира до 18 екзабайта (EB) памет, което е повече от достатъчно.
- Енергийна неефективност: 128-битов процесор би бил енергийно неефективен.
- Липса на пазарно търсене: В момента няма пазарно търсене на такива процесори. Преди да видим компании или потребители да изискват повече, няма да видим промяна.
Ние не сме против напредъка, но в момента има много по-интересни теми, върху които да се съсредоточите, като AI, 5G, Edge изчисления и модерни решения за охлаждане, които могат да донесат по-незабавни ползи.
Бъдещето на разработката на процесори
Докато човечеството най-вероятно ще използва 128-битови процесори един ден, има много други технологии, които ще подобрят настоящите процесори. Вече виждаме „Войните на ядрата“, където всяка компания се опитва да увеличи броя на ядрата във всеки чип. Колко ядра има вашият компютър? Може би 4, 8 или повече? Някои дори имат 20+ ядра.
Друга област на подобрение е енергийната ефективност. Започваме да поставяме под въпрос ефективността на процесорите с x86 архитектура, като тези на Intel и AMD, и търсим алтернативи. Дали ще е ARM или RISC-V предстои да видим. Архитектурата може да помогне за подобряване на ефективността, но също и намаляването на размерите на матрицата. Колкото по-малки стават чиповете, толкова повече транзистори могат да се поберат в една и съща област, което потенциално подобрява енергийната ефективност, производителността или и двете.
Допълнителни функции като NPU (невронни процесори) също се увеличават. Вече виждаме много лаптопи с AI CoPilot и ще видим още повече в бъдеще. Специален чип за AI ще намали натоварването на процесора и ще помогне при задачи с AI.
Подобрената памет е друга важна област. Виждаме широко приемане на DDR5. Новата RAM е по-бърза и по-енергийно ефективна. В същото време размерът на различните кеш памети на процесора също се увеличава, намалявайки латентността и подобрявайки ефективността.
Ще видим ли някога 128-битов процесор?
Въпреки че е малко вероятно да видим 128-битови процесори с общо предназначение през живота си, някои много специфични джаджи вече използват 128-битови операции чрез Single Instruction Multiple Data (SIMD). Например, технологията SSE на Intel (Streaming SIMD Extensions), AVX (Advanced Vector Extensions) и NEON на ARM могат да обработват 128-битови типове данни за извършване на паралелни операции върху множество точки от данни едновременно. Това обаче не са 128-битови процесори сами по себе си. В криптографските алгоритми се използват 128-битови ключове за криптиране и процесорите могат да изпълняват тези алгоритми за сигурност, използвайки 64-битова архитектура със специален софтуер, обработващ 128-битови операции.
Някои Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) и специфични за приложението интегрални схеми (Application-Specific Integrated Circuits – ASIC) могат да обработват 128-битови операции за конкретни задачи, но не могат да се използват за общи задачи.
Ако искате да видите много интересен пример за ASIC, прочетете за Google Tensor.
Заключение
Въпреки че има някои 128-битови операции, на пазара няма 128-битови процесори с общо предназначение и няма голямо развитие в тази област. Спокойно можем да кажем, че 64-битовите процесори ще бъдат норма в обозримото бъдеще. Има много малки подобрения, които могат да повишат производителността и енергийната ефективност на настоящите 64-битови процесори, така че фокусът остава върху тях.