Intel , AMD و پردازنده های ۶۴ بیتی

این سری از پردازنده های اینتل با قدرت انعطاف بالا و دو مگابایت cache لایه سه, به عنوان محبوب ترین پردازنده ۶۴ بیتی برای سرورها شناخته شده اند ضمن این كه قادرند هم برنامه های ۶۴ بیتی و هم برنامه های ۳۲ بیتی را با كارایی بالا و با استفاده از حافظه های DDR۲ و خطوط حامل PCI Express اجرا كنند

● Bit چیست؟

كلمه bit (بیت) مخفف عبارت binary digit است. اعداد دودویی یا باینری یعنی همان روشی است كه یك كامپیوتر داده‌ها را با آن ذخیره كرده یا در قالب آن انتقال می‌دهد. یك بیت می‌تواند مقداری بین صفر یا یك را به خود بگیرد. اگر تعدادی از بیت‌ها را پشت سر هم ردیف كنیم، به یك كُد باینری می‌رسیم مثل ۱۰۰۱۰۱۱۰۰۰۱۰۱ كه می‌تواند بیانگر یك دستورالعمل ریاضی (مثل جمع و تفریق)، یك محل‌خاص از حافظه (جهت آدرس‌دهی)، و یا یك داده مشخص مثلاً عدد ۴۵۶/۱۲ باشد. یك پردازنده ۳۲ بیتی، مثل پنتیوم قادراست با استفاده از این رشته صفر و یك، تا عدد ۳۲‌۲ را كدگذاری كند یا در اصطلاح، آن را به مبنای باینری (دودویی) ببرد.

طبیعی است كه این میزان برای یك پردازنده ۶۴ بیتی به ۶۴‌‌۲ می‌رسد و این بدان معنی است كه یك پردازنده ۶۴ بیتی، می‌تواند سقف بسیار بالاتری از اعداد را در واحد زمان پشتیبانی‌كند. بنابراین اگر یك پردازنده ۳۲ بیتی بخواهد عددی بیشتر از ۲۳۲ را پردازش كند یا انتقال دهد، باید در دو سیكل زمانی این كار را انجام دهد كه وقت بیشتری را نسبت به یك پردازنده ۶۴ بیتی صرف‌می‌كند. بدین ترتیب یك پردازنده ۶۴ بیتی، صرف‌نظر از آن‌كه چند سیكل زمانی در ثانیه (فركانس) بیشتر از یك پردازنده ۳۲ بیتی دارد، در هر كدام از این سیكل‌های زمانی نیز قادر است دو برابر یك پردازنده ۳۲ بیتی عمل پردازش را انجام دهد.

‌● حافظه؛ مسئله مهم‌تر

اما عامل دیگری كه تحت‌تأثیر دامنه بیتی یك پردازنده قرار می‌گیرد، میزان حافظه‌ای است كه سیستم‌پشتیبانی می‌كند یا مورد دسترسی قرار می‌دهد. در پردازنده‌های ۳۲ بیتی كه با سیستم‌عامل‌های همگون ۳۲ بیتی كار می‌كنند، تنها چهار‌گیگابایت از فضای حافظه RAM قابل دسترسی است كه حتی این مقدار هم توسط سیستم‌عامل‌های ۳۲ بیتی، اغلب به دو‌گیگابایت كاهش می‌یابد. زیرا دو گیگابایت دیگر از آن باید به برنامه‌های كاربردی جهت اجرا تخصیص داده شود.

پردازنده پنتیوم‌۴ محصول اینتل و آتلون XP از AMD، از جمله همین پردازنده‌هایی هستند كه علیرغم فركانس بالا جهت اجرای تعداد بیشتری دستورالعمل در واحد زمان، به دلیل عدم امكان دسترسی به مقادیر زیادتری از حافظه، گاه سرورهای محیط‌های Enterprise را با مشكل مواجه‌‌می‌كنند. در حالی كه این مشكل، در پردازنده‌های ۶۴ بیتی (البته به شرط اجرای برنامه‌های ۶۴ بیتی تحت سیستم‌عامل‌های ۶۴ بیتی) با پشتیبانی از چندترابایت فضای حافظه، برطرف شده است.

● اینتل و AMD

شركت AMD، با ساخت اولین مدل آتلون ۶۴ بیتی كه البته برخلاف نام آن، قابلیت پشتیبانی ۴۰ بیتی (نه ۳۲ و نه ۶۴) از حافظه را داشت و می‌توانست ۱۳۶ گیگابایت از فضای حافظه را آدرس‌دهی كند و اینتل با ساخت پردازندهXeon سری Dual Processor) DP) با قابلیت اجرای ۳۲ و ۶۴ بیتی و برخورداری از تكنولوژی hyper threading، اولین گام‌ها را جهت ساخت پردازنده‌های ۶۴ بیتی برداشتند. این پردازنده‌ها علاوه بر مهیا‌ساختن قابلیت دسترسی به میزان حافظه بیشتر برای سیستم‌عامل، به هر برنامه كاربردی قابل اجرا بر روی آن سیستم‌عامل، یك بلاك چهار‌گیگابایتی از حافظه را جهت اجرا اختصاص می دهند.

این توانایی جدید به نحو بسیار محسوسی، كاربران برنامه‌های طراحی مهندسی (CAD) و بسیاری از بانك‌های اطلاعاتی را با افزایش كارایی و سرعت اجرای برنامه‌ها مواجه‌‌كرد. این پردازنده‌ها كه طبق نظر سازندگانشان به‌طور كامل از سیستم‌عامل‌ها و برنامه‌های ۳۲‌بیتی پشتیبانی كرده و هیچ خللی را به دلیل ارتقا به وضعیت ۶۴ بیتی، در برنامه‌های قبلی وارد نمی‌كردند و به قول خودشان سازگار ‌با‌قبل (Backward Compatible) بودند، تنها در صورت اجرای سیستم‌عامل‌های ۶۴ بیتی (مثل ویندوز ۲۰۰۳ نسخه ۶۴) و همچنین اجرای برنامه‌های ۶۴ بیتی، می‌توانستند قدرت خودشان را به نمایش بگذارند.

در حالی كه در زمان اجرای ۳۲‌بیتی بر روی سیستم‌عامل‌های ۳۲‌بیتی، تنها چیزهایی كه می‌توانند عاید این محیط‌های قدیمی نمایند، عبارت است از:

۱ - استفاده از فركانس بالاتر جهت اجرای تعداد بیشتری دستورالعمل در واحد زمان

۲ - استفاده از سطوح بالاتر cache (سطح ۲) جهت افزایش سرعت دسترسی به اطلاعات

۳ - استفاده از سیلیكون‌هایی با كیفیت بالاتر و دارای تعداد ترانزیستور بیشتر باز هم در راه افزایش سرعت.

به هر روی هر دو شركت سرشناس تولیدكننده پردازنده‌های ۶۴ بیتی برای كامپیوترهای x۸۶ مدعی ساخت پردازنده‌های مذكور با كیفیت بالاتر بوده و در واقع هر دو ادعای پیشتازی در این عرصه را دارند.

● راه‌حل‌های اینتل

این راه‌حل‌ها شامل سه دسته پردازنده (بعد از ارائه Xeon DP) و سه مدل پردازنده ایتانیوم به شرح زیر است:

۱- پردازنده‌های سری ۶۴bit xeon

این سری از پردازنده‌های اینتل با قدرت انعطاف بالا و دو مگابایت cache لایه سه، به‌عنوان محبوب‌ترین پردازنده ۶۴ بیتی برای سرورها شناخته شده‌اند. ضمن این‌كه قادرند هم برنامه‌های ۶۴ بیتی و هم برنامه‌های ۳۲ بیتی را با كارایی بالا و با استفاده از حافظه‌های DDR۲ و خطوط حامل PCI‌‌‌Express اجرا كنند و در نتیجه كارایی سیستم را تا حد ۵۰‌درصد بالاتر از xeonهای قدیمی‌تر ۳۲ بیتی، مثل پردازنده ۳.۲xeon DP گیگاهرتز ببرند. این پردازنده‌ها در وب سرورها و ایمیل سرورها كاربرد زیادی دارند.

۲- پردازنده‌های سری ۶۴bit xeon MP

قدرتمندترین و سریع‌ترین پردازنده با نام xeon است و با قدرت بالای دسترسی به حافظه، هشت مگابایت cache لایه سه و وجود فناوری Demand Based Switching) DBS)، بهترین انتخاب برای سرورهای لایه واسط، یعنی همانApplication Server یا سرور مربوط به بانك‌های اطلاعاتی با حجم داده و پردازش بالا می‌باشد. این سرور در كاربردهای Enterprise، مثل سیستم‌های تجاری ERP و BI كاربرد بسیار مناسبی دارد.

۳- ۶۴bit xeon workstation

همان‌گونه كه از نام آن برمی‌آید، این پردازنده قادر‌‌است با استفاده از قابلیت‌هایی مثل NetBurst ،PCI Express ،Cache لایه دو، و فناوری hyper threading، برنامه‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی، خصوصاً برنامه‌های طراحی مهندسی، گرافیك و امثال آن را با كارایی و سرعت بالا اجرا نماید.

۴- Itanium۲

قدرتمندترین و با ثبات‌ترین پردازنده ساخت اینتل است. این پردازنده كه خود در مدل‌های DP ،MP و Low voltage به بازار ارائه شده است، با قابلیت نه مگابایت فضای cache لایه سه، بالاترین كارایی و سرعت را برای سرورهای لایه واسط، بانك‌های اطلاعاتی، راه‌حل‌های ERP ،BI ،HPC، و انواع سیستم‌های مدیریتی پیچیده به ارمغان می‌آورد.

پردازنده‌های سری ایتانیوم، آلتوناتیوی قوی برای سیستم‌های اطلاعاتی موجود بر روی پردازنده‌های RISC ساخت آی‌بی‌ام بوده و با قیمت بسیار پایین‌تر از سیستم‌های MainFrame، رقیبی سرسخت برای آن به حساب می‌آیند.

● راه‌حل AMD

AMD برای پشتیبانی از فناوری پردازش‌های ۶۴‌بیتی، چندین مدل پردازنده ۶۴ بیتی آتلون، اُپترون، و توریون را ارائه كرده است. كه در ادامه به‌بررسی اجمالی آن‌ها پرداخته می‌شود.

● فناوری ‌EM۶۴T

تكنولوژی ۶۴ بیتی حافظه توسعه یافته (Extended Memory ۴۶ Technology)، امكانی است كه توسط آن سیستم‌عامل‌های ۶۴ بیتی قادر خواهند‌‌بود برنامه‌های ۶۴ بیتی را توسط پردازنده‌های xeon اجرا نمایند. برای استفاده از این قابلیت، تمام فاكتورهای موجود، یعنی سیستم‌عامل، برنامه در حال اجرا، BIOS كامپیوتر، و درایورهای مورداستفاده باید به این فناوری یا در اصطلاحEM۶۴T مجهز باشند.

با استفاده از این تكنولوژی، سیستم قادر به استفاده فراتر از چهار گیگابایت حافظه سنتی خواهد بود. در واقع برنامه‌های ۶۴‌‌بیتی، چه بر روی سرور (مثل ۲۰۰۵ SQL Server یا سرورها و سرویس‌های دیگر ۶۴ بیتی) و چه بر روی كلاینت (مثل بازی‌های ۶۴ بیتی، برنامه‌های طراحی و گرافیك ۶۴ بیتی، و امثال آن) در صورت وجود فناوری EM۶۴T قادر خواهند بود در یك سرور مبتنی بر پردازنده xeon به مقدار حافظه بیشتر (تا یك‌ترابایت) چه در حافظه اصلی (RAM) و چه در حافظه مجازی (virtual) دسترسی داشته باشند. ضمناً اینتل این فناوری را به گونه‌ای طراحی‌كرده‌است كه برنامه‌های ۳۲ بیتی نیز قادرند تا حدود كمی، از مزایای افزایش دسترسی به حافظه و افزایش كارایی آن در زمان اجرا در یك سیستم‌عامل ۶۴ بیتی (با كمك wow ۶۴) بهره‌ای هر چند محدود ببرند.

۱- ۶۴AMD Athlon

انواع و اقسام مختلفی از آتلون سری ۶۴ برای اجرای برنامه‌های ۶۴ و ۳۲ بیتی با كارایی بالا ساخته شده است. این پردازنده‌ها كه با فناوری‌های قابل رقابت مشابه آنچه كه در اینتل برای ساخت پرازنده‌های زئون ساخته شده‌است، ارائه شده‌اند، به كاربران كامپیوترهای دسكتاپ اجازه‌می‌دهد برنامه‌های كاربردی‌ای كه به سرعت بالا و دسترسی سریع به حجم بالای حافظه نیاز دارند را با كارایی بالایی اجرا نمایند. برنامه‌های گرافیكی و مالتی مدیا، بازی‌های سه بعدی، ویرایش تصاویر، فیلم، موسیقی، و به‌طور كلی Applicationهای مربوط به كاربران نهایی

(end users)، بهترین بهره را از این پردازنده‌ها می‌برند. این پردازنده در چند مدل مختلف ارائه شده كه از مدل FX آن برای كاربردهای دسكتاپ و از مدل MP برای سرورها استفاده می‌شود.

۲- Opteron

AMD، پردازنده‌های سری اُپترون را در قالب و همپای با xeonهای ۶۴ بیتی و تا حدودی پردازنده‌های گران‌قیمت‌تر ایتانیوم ساخته است. این پردازنده كه به گفته AMD با تركیب فاكتورهای مهمی چون سازگاری، كارایی، قابلیت اعتماد، و قیمت نسبتاً پایین رقابتی، پا به عرصه وجود گذاشته، تاكنون در قالب چهار مدل مختلف سری ۸wag-۱ و سری‌های ۱۰۰، ۲۰۰ و ۸۰۰ به بازار عرضه شده است.

این پردازنده قادر است تا ۲۵۶ ترابایت فضای حافظه را مورد دسترسی قرار دهد و با استفاده از توان مصرفی نسبتاً پایین ۵۵ وات (برای سری HE) و ۳۰ وات (برای سری EE) از هدر رفتن توان مصرفی پردازنده و در نهایت كل سیستم جلوگیری كند. پردازنده‌های آتلون و اُپترون ۶۴ بیتی تاكنون بارها از طرف مجامع مختلف به عنوان مقرون به‌صرفه‌ترین راه‌حل برای كاربردهای دسكتاپ و تا حدودی Enterprise با حفظ هر دو فاكتور كارایی بالا و قیمت پایین شناخته شده است.

۳- Turion

این پردازنده به منظور ایجاد امكان سواركردن سیستم‌عامل‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی بر روی كامپیوترهای نوت‌بوك با تكنولوژی Mobile طراحی و ساخته شده است. این پردازنده با وزن بسیار كم، مصرف انرژی پایین، و ایجاد حرارت محدود با فناوری بی‌سیم (wireless) بسیار سازگار بوده و می‌تواند با كارایی بسیار بالاتری نسبت به پردازنده‌های معمولی دستگاه‌های مبتنی بر تكنولوژی موبایل و بی‌سیم، به اجرای برنامه‌های طراحی شده برای این محیط‌ها بپردازد. سیستم‌عامل، كلیه برنامه‌های صوتی تصویری، بازی‌ها و امثال آن از مزایای افزایش سرعت با استفاده از این پردازنده ۶۴ بیتی بهره‌مند می‌شوند.

مهیار داعی‌الحق