რატომ არ გვაქვს 128-ბიტიანი პროცესორები

კომპიუტერული ლექსიკის სიტყვებს შორის ბიტი, რა თქმა უნდა, ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილია. ვიდეო თამაშების კონსოლების მთელი თაობა და მათი პიქსელირებული ხელოვნების სტილები განისაზღვრება ბიტებით (როგორიცაა 8-ბიტიანი და 16-ბიტიანი) და უამრავი აპლიკაცია გთავაზობთ 32-ბიტიან და 64-ბიტიან ვერსიებს.

თუ გადახედავთ ამ ისტორიას, ხედავთ, რომ წლების განმავლობაში იზრდებოდა ბიტების დამუშავების ჩვენი უნარი. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ 64-ბიტიანი ჩიპები პირველად შემოიღეს 90-იან წლებში და გახდა მთავარი 2000-იან წლებში, ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს 128-ბიტიანი პროცესორები. მიუხედავად იმისა, რომ 128 შეიძლება 64 წლის შემდეგ ბუნებრივი ნაბიჯი ჩანდეს, ეს ყველაფერია მაგრამ.

რა არის თუნდაც ცოტა?

სანამ ვისაუბრებთ იმაზე, თუ რატომ არ არსებობს 128-ბიტიანი პროცესორები, უნდა ვისაუბროთ იმაზე, თუ რა არის ბიტი. არსებითად, ეს ეხება CPU-ს შესაძლებლობებს. ორობითი და ციფრული სიტყვებისგან ჩამოყალიბებული, ეს არის გამოთვლების ყველაზე პატარა ერთეული და ყველა პროგრამირების საწყისი წერტილი. ბიტი შეიძლება განისაზღვროს მხოლოდ როგორც 1 ან 0 (შესაბამისად, ორობითი), თუმცა ეს რიცხვები შეიძლება განიმარტოს როგორც ჭეშმარიტი ან მცდარი, ჩართული ან გამორთული, და როგორც პლუს ნიშანი ან მინუს ნიშანი.

თავისთავად, ერთი ბიტი არ არის ძალიან სასარგებლო, მაგრამ მეტი ბიტის გამოყენება განსხვავებული ამბავია, რადგან ერთებისა და ნულების კომბინაცია შეიძლება განისაზღვროს, როგორც რაღაც, მაგალითად, რიცხვი, ასო ან სხვა სიმბოლო. 128-ბიტიანი გამოთვლებისთვის ჩვენ უბრალოდ გვაინტერესებს მთელი რიცხვები (რიცხვები, რომლებსაც არ აქვთ ათობითი წერტილი) და რაც უფრო მეტი ბიტია, მით მეტი რიცხვის განსაზღვრა შეუძლია პროცესორს. ის იყენებს საკმაოდ მარტივ 2^x ფორმულას, x არის რამდენი ბიტია. 4-ბიტიან გამოთვლებში ყველაზე დიდი რიცხვი, რომლის დათვლაც შეგიძლიათ არის 15, რაც ერთით ნაკლებია 16-ზე, რომელსაც ფორმულა გაძლევთ, მაგრამ პროგრამისტები იწყებენ დათვლას 0-დან და არა 1-დან.

თუ 4-ბიტიანს შეუძლია შეინახოს მხოლოდ 16 სხვადასხვა მთელი რიცხვი, მაშინ შეიძლება არ ჩანდეს, რომ 8- ან 32- ან თუნდაც 128-ბიტიანზე გადასვლა ძალიან დიდი საქმეა. მაგრამ საქმე გვაქვს ექსპონენციალურ რიცხვებთან, რაც ნიშნავს, რომ ყველაფერი ნელა იწყება, მაგრამ შემდეგ ძალიან სწრაფად იშლება. ამის საჩვენებლად, აქ არის პატარა ცხრილი, რომელიც გვიჩვენებს ყველაზე დიდ რიცხვებს, რომელთა გამოთვლა შეგიძლიათ ბინარში 1-დან 128-ბიტამდე.

ასე რომ, ახლა თქვენ ალბათ ხედავთ, რატომ ხდება ბიტების რაოდენობის გაორმაგება, რომ შეგეძლოთ გაუმკლავდეთ რიცხვებს, რომლებიც არა მხოლოდ გაორმაგდებიან ზომით, არამედ ზომით უფრო დიდია. მიუხედავად ამისა, მიუხედავად იმისა, რომ 128-ბიტიანი გამოთვლა საშუალებას მოგვცემს ვიმუშაოთ ბევრად უფრო დიდ რიცხვებზე, ვიდრე 64-ბიტიანი გამოთვლები, ჩვენ მაინც არ ვიყენებთ მას.

როგორ გადავედით 1-ბიტიდან 64-ბიტამდე

საკმაოდ ნათელია, რატომ გადავიდა CPU-ები 1-ბიტიდან მეტი ბიტით: ჩვენ გვინდოდა, რომ ჩვენს კომპიუტერებს მეტი საქმის გაკეთება. ერთი ან ორი ან ოთხი ბიტით ვერაფერს გააკეთებთ, მაგრამ 8-ბიტიან ნიშნულზე არკადული მანქანები, სათამაშო კონსოლები და სახლის კომპიუტერები შესაძლებელი გახდა. დროთა განმავლობაში, პროცესორები უფრო იაფდებოდა და ფიზიკურად უფრო დაპატარავდნენ, ამიტომ ტექნიკის დამატება საჭირო ბიტების რაოდენობის გასაზრდელად, რომელიც CPU-ს შეეძლო, საკმაოდ ბუნებრივი ნაბიჯი იყო.

ბიტების ექსპონენციალური ბუნება ძალიან სწრაფად ვლინდება, როდესაც შევადარებთ 16-ბიტიან კონსოლებს, როგორიცაა SNES და Sega Genesis მათ 8-ბიტიან წინამორბედებთან, ძირითადად NES-თან. Super Mario Bros 3 იყო NES-ის ერთ-ერთი ყველაზე რთული თამაში მექანიკისა და გრაფიკის თვალსაზრისით და ის სრულიად ჯუჯა იყო სუპერ მარიო სამყარო, რომელიც მხოლოდ ორი წლის შემდეგ გამოვიდა (თუმცა GPU ტექნოლოგიის გაუმჯობესება აქაც მთავარი ფაქტორი იყო).

ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს 128-ბიტიანი პროცესორები, მიუხედავად იმისა, რომ თითქმის სამი ათეული წელი გავიდა მას შემდეგ, რაც პირველი 64-ბიტიანი ჩიპები გამოჩნდა ბაზარზე.

თუმცა ეს არ ეხება მხოლოდ ვიდეო თამაშებს; თითქმის ყველაფერი უკეთესდებოდა მეტი ბიტით. 256 ნომრიდან 8-ბიტიან 65,356 რიცხვზე გადასვლა 16-ბიტიანში ნიშნავდა დროის უფრო ზუსტად დაკვირვებას, ეკრანებზე მეტი ფერის ჩვენებას და უფრო დიდ ფაილებს. მიუხედავად იმისა, იყენებთ IBM-ის პერსონალურ კომპიუტერს, რომელიც აღჭურვილია Intel-ის 8-ბიტიანი 8088 CPU-ით, თუ ქმნით სერვერს კომპანიისთვის, რომელიც მზად არის ონლაინ გასაშვებად, მეტი ბიტი უკეთესია.

ინდუსტრია საკმაოდ სწრაფად გადავიდა 16-ბიტიდან 32-ბიტიანზე და ბოლოს, 64-ბიტიან გამოთვლებზე, რომელიც გახდა მთავარი 90-იანი წლების ბოლოს და 2000-იანი წლების დასაწყისში. ზოგიერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ადრეული 64-ბიტიანი CPU ნაპოვნი იქნა Nintendo 64-ში და AMD-ის Athlon 64-ით და Opteron-ით აღჭურვილი კომპიუტერებით. პროცესორები. პროგრამული უზრუნველყოფის მხრივ, 64-ბიტიანმა თავიდანვე დაიწყო ძირითადი მხარდაჭერის მიღება ოპერაციული სისტემებისგან, როგორიცაა Linux და Windows 2000-იანი წლები. თუმცა, 64-ბიტიანი გამოთვლის ყველა მცდელობა არ იყო წარმატებული; Intel-ის Itanium სერვერის პროცესორები იყო მაღალი დონის მარცხი და არის კომპანიის ზოგიერთი ყველაზე ცუდი პროცესორი ოდესმე.

დღეს, 64-ბიტიანი პროცესორები ყველგანაა, სმარტფონებიდან კომპიუტერებით დამთავრებული სერვერებით. ჩიპები ნაკლები ბიტით ჯერ კიდევ მზადდება და შეიძლება სასურველი იყოს კონკრეტული აპლიკაციებისთვის, რომლებიც არ უმკლავდებიან უფრო დიდ რიცხვებს, მაგრამ ისინი საკმაოდ ნიშა. მიუხედავად ამისა, ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს 128-ბიტიანი პროცესორები, მიუხედავად იმისა, რომ თითქმის სამი ათეული წელი გავიდა მას შემდეგ, რაც პირველი 64-ბიტიანი ჩიპები გამოჩნდა ბაზარზე.

128-ბიტიანი გამოთვლა ეძებს პრობლემას გადასაჭრელად

შეიძლება ფიქრობთ, რომ 128-ბიტი არ არის სიცოცხლისუნარიანი, რადგან ამის გაკეთება რთულია ან თუნდაც შეუძლებელი, მაგრამ სინამდვილეში ეს ასე არ არის. პროცესორების, პროცესორების და სხვა ნაწილების მრავალი ნაწილი არის 128-ბიტიანი ან უფრო დიდი, როგორიცაა მეხსიერების ავტობუსები GPU-ებზე და SIMD-ები CPU-ებზე, რომლებიც ჩართავს AVX ინსტრუქციებს. ჩვენ კონკრეტულად ვსაუბრობთ 128-ბიტიან მთელ რიცხვებზე დამუშავების შესაძლებლობაზე და მიუხედავად იმისა, რომ 128-ბიტიანი CPU პროტოტიპები შეიქმნა კვლევით ლაბორატორიებში, არცერთ კომპანიას არ გამოუშვია 128-ბიტიანი CPU. პასუხი შეიძლება იყოს ანტიკლიმატური: 128-ბიტიანი CPU უბრალოდ არ არის ძალიან სასარგებლო.

64-ბიტიან პროცესორს შეუძლია 18 კვინტილიონზე მეტი უნიკალური ნომერი, 0-დან 18,446,744,073,709,551,615-მდე. ამის საპირისპიროდ, 128-ბიტიან პროცესორს შეუძლია გაუმკლავდეს 340 უცილიონზე მეტ რიცხვს და გარანტიას გაძლევთ, რომ მთელი ცხოვრების განმავლობაში არასოდეს გინახავთ "უნდობლობა". ამდენი ნულით რიცხვების გამოსათვლელად გამოყენების პოვნა საკმაოდ რთულია, მაშინაც კი, თუ თქვენ იყენებთ ერთ-ერთს ბიტი მთელი რიცხვის მოსასვლელად, რომელსაც ექნება მისი დიაპაზონი უარყოფითი 170 უცილიონიდან დადებით 170-მდე ურყევობა.

128-ბიტიანი მთელი რიცხვების გამოყენების ერთადერთი მნიშვნელოვანი შემთხვევაა IPv6 მისამართები, უნივერსალურად უნიკალური იდენტიფიკატორები (ან UUID), რომლებიც გამოიყენება მომხმარებლებისთვის უნიკალური ID-ების შესაქმნელად (Minecraft არის გახმაურებული გამოყენების შემთხვევა UUID-სთვის), და ფაილური სისტემები, როგორიცაა ZFS. საქმე იმაშია, რომ 128-ბიტიანი პროცესორები არ არის საჭირო ამ ამოცანების შესასრულებლად, რომლებიც სრულყოფილად არსებობდნენ 64-ბიტიან აპარატურაზე. საბოლოო ჯამში, მთავარი მიზეზი, რის გამოც ჩვენ არ გვაქვს 128-ბიტიანი პროცესორები, არის ის, რომ არ არის მოთხოვნა 128-ბიტიან აპარატურულ-პროგრამულ ეკოსისტემაზე. ინდუსტრიას, რა თქმა უნდა, შეეძლო ამის მიღწევა, თუ სურდა, მაგრამ ეს უბრალოდ არ არის.

კარი ოდნავ ღიაა 128 ბიტისთვის

მიუხედავად იმისა, რომ 128-ბიტიანი პროცესორები დღეს არ არის საქმე და, როგორც ჩანს, არცერთი კომპანია არ გამოუშვებს მათ მალე, მე არ წავალ იქამდე, რომ ვიტყოდი, რომ 128-ბიტიანი პროცესორები არასოდეს მოხდება. სპეციფიკაცია RISC-V ISA ტოვებს მომავალ 128-ბიტიან შესაძლებლობას არქიტექტურა მაგიდაზე, მაგრამ არ აკონკრეტებს, რა იქნებოდა სინამდვილეში, სავარაუდოდ იმიტომ, რომ უბრალოდ არ იყო მისი დიზაინის გადაუდებელი აუცილებლობა.

სამას ორმოცი უნდილიონი, ყველაზე დიდი რიცხვი, რაც შეიძლება შეიქმნას 128 ბიტით, ასევე არ არის ამდენი რადგან სამყაროში არის ატომები, რომელიც ითვლება ყველაზე დიდ რიცხვად, რომელსაც აქვს ნებისმიერი რეალური სამყარო მნიშვნელობა. თუ ოდესმე გინდოდათ სამყაროს კარგი ნაწილის სიმულაცია ატომურ დონეზე, მაშინ შესაძლოა 128-ბიტიანი CPU ნამდვილად გამოგადგებათ ამისთვის. ამის გარდა, ძნელი სათქმელია, რაში გამოიყენებოდა 128-ბიტიანი CPU, მაგრამ მრავალი წლის წინ ჩვენ ასევე გვაინტერესებდა რისთვის შეიძლება გინდოდეს ტერაბაიტი ოპერატიული მეხსიერება.