Mengapa kami tidak memiliki CPU 128-bit

Di antara kosakata komputer, bit tentu saja salah satu yang paling terkenal. Seluruh generasi konsol video game dan gaya seni pikselnya ditentukan oleh bit (seperti 8-bit dan 16-bit) dan banyak aplikasi menawarkan versi 32-bit dan 64-bit.

Jika Anda melihat sejarah tersebut, Anda dapat melihat bahwa kemampuan kita dalam menangani bit telah meningkat selama bertahun-tahun. Namun, meskipun chip 64-bit pertama kali diperkenalkan pada tahun 90an dan menjadi mainstream pada tahun 2000an, kami masih belum memiliki CPU 128-bit. Meskipun 128 mungkin tampak seperti langkah alami setelah 64, itu tidak masalah Tetapi.

Apa itu sedikit?

Sebelum membahas mengapa CPU 128-bit tidak ada, kita perlu membicarakan apa itu bit even. Pada dasarnya, ini mengacu pada kemampuan CPU. Terbentuk dari kata biner dan digit, ini adalah unit terkecil dalam komputasi dan titik awal dari semua pemrograman. Bit hanya dapat didefinisikan sebagai 1 atau 0 (karenanya biner), meskipun angka-angka ini dapat diartikan sebagai benar atau salah, aktif atau tidak, dan bahkan sebagai tanda plus atau tanda minus.

Dengan sendirinya, satu bit tidak terlalu berguna, namun menggunakan lebih banyak bit adalah cerita yang berbeda karena kombinasi satu dan nol dapat didefinisikan sebagai sesuatu, seperti angka, huruf, atau karakter lain. Untuk komputasi 128-bit, kami hanya tertarik pada bilangan bulat (angka yang tidak memiliki titik desimal), dan semakin banyak bit, semakin banyak pula angka yang dapat ditentukan oleh prosesor. Ini menggunakan rumus 2^x yang cukup sederhana, dengan x adalah berapa banyak bit yang ada. Dalam komputasi 4-bit, bilangan bulat terbesar yang dapat Anda hitung adalah 15, yang satu lebih rendah dari 16 yang diberikan rumus, namun pemrogram mulai menghitung dari 0 dan bukan dari 1.

Jika 4-bit hanya dapat menyimpan 16 bilangan bulat yang berbeda, maka sepertinya beralih ke 8- atau 32- atau bahkan 128-bit bukanlah masalah besar. Namun yang kita hadapi di sini adalah angka eksponensial, yang berarti segala sesuatunya dimulai dengan lambat namun kemudian berkembang dengan sangat cepat. Untuk mendemonstrasikannya, berikut tabel kecil yang menunjukkan bilangan bulat terbesar yang dapat Anda hitung dalam biner dari 1 hingga 128-bit.

Jadi sekarang Anda mungkin bisa melihat mengapa menggandakan jumlah bit menghasilkan kemampuan menangani angka yang tidak hanya berukuran dua kali lipat tetapi juga lipat lebih besar. Namun, meskipun komputasi 128-bit memungkinkan kita bekerja pada jumlah yang jauh lebih besar dibandingkan komputasi 64-bit, kita tetap tidak menggunakannya.

Bagaimana kami beralih dari 1-bit ke 64-bit

Cukup jelas mengapa CPU berubah dari 1-bit menjadi lebih banyak bit: Kami ingin komputer kami melakukan lebih banyak hal. Tidak banyak yang dapat Anda lakukan dengan satu atau dua atau empat bit, tetapi pada 8-bit, mesin arcade, konsol game, dan komputer rumahan menjadi layak dilakukan. Seiring waktu, prosesor menjadi lebih murah untuk dibuat dan secara fisik lebih kecil, sehingga menambahkan perangkat keras yang diperlukan untuk meningkatkan jumlah bit yang dapat ditangani oleh CPU adalah langkah yang wajar.

Sifat bit yang eksponensial menjadi jelas dengan sangat cepat ketika membandingkan konsol 16-bit seperti SNES dan Sega Genesis dengan pendahulunya yang 8-bit, terutama NES. Super Mario Bros3 adalah salah satu game NES yang paling rumit dalam hal mekanika dan grafis, dan benar-benar dikerdilkan Dunia Super Mario, yang dirilis hanya dua tahun kemudian (walaupun peningkatan teknologi GPU juga menjadi faktor kuncinya).

Kami masih belum memiliki CPU 128-bit, meskipun sudah hampir tiga dekade sejak chip 64-bit pertama memasuki pasar.

Ini bukan hanya tentang video game; hampir semuanya menjadi lebih baik dengan lebih banyak bit. Beralih dari 256 angka dalam 8-bit ke 65.356 angka dalam 16-bit berarti melacak waktu dengan lebih tepat, menampilkan lebih banyak warna pada tampilan, dan menangani file yang lebih besar. Baik Anda menggunakan Komputer Pribadi IBM, yang ditenagai oleh CPU Intel 8-bit 8088, atau membangun server untuk perusahaan yang siap online, lebih banyak bit akan lebih baik.

Industri ini bergerak cukup cepat dari 16-bit ke 32-bit dan akhirnya, komputasi 64-bit, yang menjadi arus utama di akhir tahun 90an dan awal tahun 2000an. Beberapa CPU 64-bit awal yang paling penting ditemukan di Nintendo 64 dan komputer yang didukung oleh AMD Athlon 64 dan Opteron CPU. Di sisi perangkat lunak, 64-bit mulai menerima dukungan utama dari sistem operasi seperti Linux dan Windows pada awalnya tahun 2000an. Namun, tidak semua upaya komputasi 64-bit berhasil; CPU server Intel Itanium mengalami kegagalan besar dan memang demikian beberapa prosesor terburuk perusahaan yang pernah ada.

Saat ini, CPU 64-bit ada di mana-mana, mulai dari ponsel cerdas, PC, hingga server. Chip dengan bit yang lebih sedikit masih dibuat dan diinginkan untuk aplikasi spesifik yang tidak menangani jumlah yang lebih besar, tetapi cukup khusus. Namun, kita masih belum memiliki CPU 128-bit, meskipun sudah hampir tiga dekade sejak chip 64-bit pertama memasuki pasar.

Komputasi 128-bit sedang mencari masalah untuk dipecahkan

Anda mungkin berpikir 128-bit tidak layak karena sulit atau bahkan tidak mungkin dilakukan, namun sebenarnya tidak demikian. Banyak bagian dalam prosesor, CPU, dan lainnya, berukuran 128-bit atau lebih besar, seperti bus memori pada GPU dan SIMD pada CPU yang mengaktifkan instruksi AVX. Kami secara khusus berbicara tentang kemampuan menangani bilangan bulat 128-bit, dan meskipun prototipe CPU 128-bit telah dibuat di laboratorium penelitian, belum ada perusahaan yang benar-benar meluncurkan CPU 128-bit. Jawabannya mungkin antiklimaks: CPU 128-bit tidak terlalu berguna.

CPU 64-bit dapat menangani lebih dari 18 triliun nomor unik, dari 0 hingga 18,446,744,073,709,551,615. Sebaliknya, CPU 128-bit akan mampu menangani lebih dari 340 angka undecillion, dan saya jamin Anda belum pernah melihat "undecillion" seumur hidup Anda. Menemukan kegunaan menghitung angka dengan angka nol sebanyak itu cukup menantang, bahkan jika Anda menggunakan salah satunya bit untuk menandatangani bilangan bulat, yang rentangnya dari negatif 170 undecillion hingga positif 170 undecillion.

Satu-satunya kasus penggunaan yang signifikan untuk bilangan bulat 128-bit adalah alamat IPv6, pengidentifikasi unik universal (atau UUID) yang digunakan untuk membuat ID unik bagi pengguna (Minecraft adalah kasus penggunaan profil tinggi untuk UUID), dan sistem file seperti ZFS. Masalahnya adalah, CPU 128-bit tidak diperlukan untuk menangani tugas-tugas ini, karena CPU 128-bit dapat berfungsi dengan baik pada perangkat keras 64-bit. Pada akhirnya, alasan utama mengapa kita tidak memiliki CPU 128-bit adalah karena tidak adanya permintaan terhadap ekosistem perangkat keras-perangkat lunak 128-bit. Industri ini pasti bisa mencapai kesuksesan jika mereka menginginkannya, namun kenyataannya tidak.

Pintunya sedikit terbuka untuk 128-bit

Meskipun CPU 128-bit belum populer saat ini, dan sepertinya tidak ada perusahaan yang akan merilisnya dalam waktu dekat, saya tidak akan mengatakan bahwa CPU 128-bit tidak akan pernah ada. Spesifikasi untuk RISC-V ISA meninggalkan kemungkinan 128-bit di masa depan Arsitektur di atas meja tetapi tidak merinci apa yang sebenarnya terjadi, mungkin karena tidak ada kebutuhan mendesak untuk mendesainnya.

Tiga ratus empat puluh undecillion, angka terbesar yang mungkin dibuat dengan 128 bit, juga tidak sebanyak itu karena jumlah atom di alam semesta, yang dianggap sebagai jumlah terbesar di dunia nyata makna. Jika Anda ingin menyimulasikan sebagian besar alam semesta hingga ke tingkat atom, mungkin CPU 128-bit akan sangat berguna untuk itu. Selain itu, sulit untuk mengatakan untuk apa CPU 128-bit akan digunakan, namun bertahun-tahun yang lalu kami juga bertanya-tanya untuk apa Anda menginginkan RAM terabyte.