Зашто немамо 128-битне процесоре

Међу речима компјутерског речника, бит је свакако једна од најпознатијих. Читаве генерације конзола за видео игре и њихови пикселизовани уметнички стилови дефинисани су битовима (као што су 8-битни и 16-битни), а многе апликације нуде и 32-битне и 64-битне верзије.

Ако погледате ту историју, можете видети да је наша способност да рукујемо битовима порасла током година. Међутим, док су 64-битни чипови први пут представљени 90-их и постали мејнстрим 2000-их, ми још увек немају 128-битне процесоре. Иако 128 може изгледати као природан корак након 64, то је било шта али.

Шта је чак и мало?

Пре него што говоримо о томе зашто 128-битни ЦПУ-и не постоје, морамо да разговарамо о томе шта је чак и бит. У суштини, то се односи на могућности ЦПУ-а. Формиран од речи бинарно и цифра, то је најмања јединица у рачунарству и почетна тачка сваког програмирања. Бит се може дефинисати само као 1 или 0 (дакле бинарни), иако се ови бројеви могу тумачити као тачни или нетачни, укључени или искључени, па чак и као знак плус или минус.

Сам по себи, један бит није много користан, али употреба више битова је друга прича јер се комбинација јединица и нула може дефинисати као нешто, попут броја, слова или другог знака. За 128-битно рачунарство, занимају нас само цели бројеви (бројеви који немају децимални зарез), а што је више битова, више бројева процесор може да дефинише. Користи прилично једноставну формулу 2^к, при чему је к колико битова има. У 4-битном рачунарству, највећи цео број до којег можете да рачунате је 15, што је за један мањи број од 16 који вам даје формула, али програмери почињу да броје од 0, а не од 1.

Ако 4-бит може да ускладишти само 16 различитих целих бројева, онда се можда не чини да би прелазак на 8- или 32- или чак 128-битни био тако велика ствар. Али овде имамо посла са експоненцијалним бројевима, што значи да ствари почињу споро, али онда врло брзо расту. Да бисмо то демонстрирали, ево мале табеле која приказује највеће целе бројеве које можете израчунати у бинарном облику од 1 до 128-бита.

Дакле, сада вероватно можете да видите зашто удвостручавање количине битова доводи до тога да можете да рукујете бројевима који се не само удвостручују већ су за редове величине већи. Ипак, иако би нам 128-битно рачунарство омогућило да радимо на много већим бројевима него што то може 64-битно рачунарство, ми га још увек не користимо.

Како смо прешли са 1-битног на 64-битни

Прилично је јасно зашто су ЦПУ-и са 1-битних прешли на више битова: желели смо да наши рачунари раде више ствари. Не постоји тона коју можете учинити са једним или два или четири бита, али на 8-битној ознаци, аркадне машине, конзоле за игре и кућни рачунари постали су изводљиви. Временом су процесори постали јефтинији за израду и физички мањи, тако да је додавање хардвера неопходног за повећање броја битова које ЦПУ може да поднесе било прилично природан потез.

Експоненцијална природа битова постаје очигледна веома брзо када се упореде 16-битне конзоле као што су СНЕС и Сега Генесис са њиховим 8-битним претходницима, углавном НЕС-ом. Супер Марио Брос 3 је била једна од најсложенијих игара НСЗ-а у смислу механике и графике, и била је потпуно заташкана од Супер Марио Свет, који је објављен тек две године касније (иако су побољшања у ГПУ технологији такође била кључни фактор овде).

Још увек немамо 128-битне процесоре, иако су прошле скоро три деценије откако су први 64-битни чипови стигли на тржиште.

Ипак, не ради се само о видео игрицама; скоро све је постајало боље са више битова. Прелазак са 256 бројева у 8-битним на 65,356 бројева у 16-битним значило је прецизније праћење времена, приказивање више боја на екранима и адресирање већих датотека. Било да користите ИБМ-ов лични рачунар, који покреће Интелов 8-битни 8088 ЦПУ, или правите сервер за компанију која је спремна да се повеже на мрежу, више битова је само боље.

Индустрија се прилично брзо преселила са 16-битног на 32-битно и коначно, на 64-битно рачунарство, које је постало маинстреам крајем 90-их и почетком 2000-их. Неки од најважнијих раних 64-битних процесора пронађени су у Нинтендо 64 и рачунарима које покрећу АМД-ови Атхлон 64 и Оптерон ЦПУ. Што се тиче софтвера, 64-битни је почео да добија главну подршку од оперативних система као што су Линук и Виндовс у почетку 2000-их. Међутим, нису сви покушаји 64-битног рачунарства били успешни; Интелови Итаниум серверски процесори су били велики квар и јесу неки од најгорих процесора компаније икада.

Данас су 64-битни процесори свуда, од паметних телефона преко рачунара до сервера. Чипови са мање битова се и даље праве и могу бити пожељни за специфичне апликације које не обрађују веће бројеве, али су прилично нише. Ипак, још увек немамо 128-битне процесоре, иако су прошле скоро три деценије откако су први 64-битни чипови стигли на тржиште.

128-битно рачунарство тражи проблем за решавање

Можда мислите да 128-бит није одржив јер је то тешко или чак немогуће урадити, али то заправо није случај. Многи делови у процесорима, ЦПУ-има и на други начин су 128-битни или већи, као што су меморијске магистрале на ГПУ-има и СИМД-ови на ЦПУ-има који омогућавају АВКС инструкције. Конкретно говоримо о томе да можемо да рукујемо 128-битним целим бројевима, и иако су 128-битни ЦПУ прототипови креирани у истраживачким лабораторијама, ниједна компанија није заправо лансирала 128-битни ЦПУ. Одговор би могао бити антиклимакс: 128-битни ЦПУ једноставно није од велике користи.

64-битни ЦПУ може да обради преко 18 квинтилиона јединствених бројева, од 0 до 18,446,744,073,709,551,615. Насупрот томе, 128-битни ЦПУ би био у стању да обради преко 340 ундецилиона бројева, а ја вам гарантујем да никада нисте видели "недецилион" у целом свом животу. Проналажење употребе за израчунавање бројева са толико нула је прилично изазовно, чак и ако користите једну од битови за потписивање целог броја, који би имао опсег од негативних 170 ундецилиона до позитивних 170 ундециллион.

Једини значајни случајеви употребе 128-битних целих бројева су ИПв6 адресе, универзално јединствени идентификатори (или УУИД) који се користе за креирање јединствених ИД-ова за кориснике (Минецрафт је случај употребе високог профила за УУИД) и системе датотека као што је ЗФС. Ствар је у томе што 128-битни ЦПУ-и нису неопходни за руковање овим задацима, који су могли сасвим добро да постоје на 64-битном хардверу. На крају крајева, кључни разлог зашто немамо 128-битне процесоре је тај што нема потражње за 128-битним хардверско-софтверским екосистемом. Индустрија би сигурно могла да успе да то жели, али једноставно не.

Врата су благо отворена за 128-бит

Иако 128-битни процесори данас нису ствар, и чини се да их ниједна компанија неће ускоро објавити, не бих ишао толико далеко да кажем да се 128-битни ЦПУ никада неће догодити. Спецификација за РИСЦ-В ИСА оставља могућност будућег 128-битног архитектура на столу, али не наводи детаље шта би то заправо било, вероватно зато што једноставно није било хитне потребе да се дизајнира.

Триста четрдесет ундецилиона, највећи број који је могуће креирати са 128 бита, такође није ни приближно толико пошто постоје атоми у универзуму, што се сматра највећим бројем који постоји у стварном свету значај. Ако сте икада желели да симулирате добар део универзума до атомског нивоа, можда би 128-битни ЦПУ био заиста користан за то. Осим тога, тешко је рећи за шта би се користио 128-битни ЦПУ, али пре много година смо се такође питали за шта бисте могли да тражите терабајт РАМ-а.