淺談64位處理器的發(fā)展與未來

　　隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)的普及，手機(jī)硬件成為了人們衡量一款手機(jī)的重要因素，同時(shí)也成為了廠商營銷推廣的主要噱頭。在經(jīng)歷過真假八核之爭、屏幕、攝像頭像素等等拼比后，64位移動(dòng)處理器以及64位技術(shù)也成為了各大廠商與芯片級(jí)廠商拼斗的主要論點(diǎn)。那么，什么是64位處理器，它與目前32位處理器又什么優(yōu)勢，對(duì)于用戶與廠商以及整個(gè)行業(yè)又有哪些影響?針對(duì)種種問題，本期的鋒狂百科就讓我們一起來了解下64位處理器。

　　64位處理器發(fā)展歷史

　　說到64位處理器，歷史可能有點(diǎn)長，因?yàn)樵缭诎雮€(gè)世紀(jì)前，IBM就已經(jīng)提出了“64位”處理器的概念。在當(dāng)時(shí)，也就是1961年，IBM所發(fā)布的IBM7030Stretch超級(jí)電腦，就已經(jīng)開始從32位數(shù)據(jù)字組發(fā)展到64位的指令字組。

　　而在隨后的幾十年里，又隨著計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，人們開始意識(shí)到32位技術(shù)及基于32位架構(gòu)的處理器已經(jīng)無法滿足服務(wù)器的重量負(fù)擔(dān)時(shí)，才開始向64位技術(shù)展開研究。到了90年代，64位處理器才真正在進(jìn)入全面發(fā)展階段，其中包括像IBM、intel、AMD以及HP這樣的科技巨頭都開始將64位技術(shù)視為下一代處理器發(fā)展的重要技術(shù)之一。

　　到了2000年以后，intel與AMD先后面向桌面級(jí)平臺(tái)推出了64位處理器，系統(tǒng)方面，Linux系統(tǒng)與微軟Windows系統(tǒng)也開始推出64位版本。直到今天，64位處理器以及系統(tǒng)在PC領(lǐng)域才算上真正成熟。

　　而到了移動(dòng)領(lǐng)域，從功能機(jī)到智能機(jī)的發(fā)展，人們才慢慢開始對(duì)處理器重視起來。從最初的單核到雙核，再到四核乃至今天的八核處理器，雖然從使用意義上來說，如今手機(jī)的性能已經(jīng)完全滿足用戶的使用需求，但隨著設(shè)備的發(fā)展和新技術(shù)──語音識(shí)別、3D游戲和高分辨率顯示屏發(fā)展與普及。現(xiàn)在的八核處理器相信不久后，也將達(dá)到極限?？赡苡械木W(wǎng)友會(huì)問，八核之后，廠商會(huì)不會(huì)推出16核處理器，對(duì)于這個(gè)問題，未來肯定會(huì)有，但在當(dāng)下，由于核心越堆越多，對(duì)于功耗的要求，也越來越高，在沒有解決功耗這個(gè)問題之前，引入已經(jīng)成熟的64位計(jì)算技術(shù)似乎成了上游芯片級(jí)廠商的共同認(rèn)知。

　　在2011年，移動(dòng)領(lǐng)域的芯片級(jí)霸主ARM公司正式推出了基于64計(jì)算技術(shù)的新一代處理器架構(gòu)──ARMv8架構(gòu)。這也是ARM公司的首款支持64位指令集的處理器架構(gòu)。并于2012年間推出基于ARMv8架構(gòu)的處理器內(nèi)核與開始授權(quán)，而面向消費(fèi)者和企業(yè)的樣機(jī)于2013年由蘋果的A7處理器上首次運(yùn)用。

　　到了2014年，ARM下游芯片級(jí)廠商，也都紛紛開始基于ARMv8架構(gòu)推出了64位處理器，如高通的Snapdragon410、610、615、808、810;三星的Exynos5433;英偉達(dá)的TegraK1以及英特爾推出的凌動(dòng)處理器Z3480等等。相信到了2015年，市面上會(huì)有一大波采用64位處理器手機(jī)上市。

　　64位處理器的優(yōu)勢

　　64位處理器其中的“64”指的是寄存器，為了處理數(shù)據(jù)，暫時(shí)儲(chǔ)存結(jié)果，或者做間接尋址等等動(dòng)作，每個(gè)處理器都具備一些內(nèi)建的內(nèi)存，這些能夠在不延遲的狀態(tài)下存取的內(nèi)存就稱為寄存器。32位的處理器為什么會(huì)比64位處理器的性能差很多，這其實(shí)是一個(gè)受虛擬和實(shí)際內(nèi)存尺寸的限制影響。主流的32位處理器在性能執(zhí)行模式方面存在一個(gè)嚴(yán)重的缺陷：當(dāng)面臨大量的數(shù)據(jù)流時(shí)，32位的寄存器和指令集不能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理運(yùn)算。”

　　所謂32位處理器就是一次只能處理32位，也就是4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而64位處理器一次就能處理64位，即8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果我們將總長128位的指令分別按照16位、32位、64位為單位進(jìn)行編輯的話：舊的16位處理器，比如Intel的80286CPU需要8個(gè)指令，32位的處理器需要4個(gè)指令，而64位處理器則只要兩個(gè)指令，顯然，在工作頻率相同的情況下，64位處理器的處理速度會(huì)比16位、32位的更快。而且除了運(yùn)算能力之外，與32位處理器相比，64位處理器的優(yōu)勢還體現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的控制上。

　　由于地址使用的是特殊的整數(shù)，而64位處理器的一個(gè)ALU(算術(shù)邏輯運(yùn)算器)和寄存器可以處理更大的整數(shù)，也就是更大的地址。傳統(tǒng)桌面級(jí)32位處理器的尋址空間最大為3.2G，使得很多需要大容量內(nèi)存的數(shù)據(jù)處理程序在這時(shí)都會(huì)顯得捉襟見肘，形成了運(yùn)行效率的瓶頸。而64位的處理器在理論上則可以達(dá)到1800萬個(gè)TB，1TB等于1024GB，1GB等于1024MB，所以64位的處理器能夠徹底解決32位計(jì)算系統(tǒng)所遇到的瓶頸現(xiàn)象，速度快人一等，對(duì)于那些要求多處理器可擴(kuò)展性、更大的可尋址內(nèi)存、視頻/音頻/三維處理或較高計(jì)算準(zhǔn)確性的應(yīng)用程序而言，64處理器可提供卓越的性能。

　　ARMv8架構(gòu)是ARM推出的首款包含64位指令集的ARM架構(gòu)，其中包含了兩個(gè)執(zhí)行狀態(tài)，即AArch64和AArch32。AArch64執(zhí)行態(tài)針對(duì)64位處理技術(shù)引入了一個(gè)全新指令集A64。而AArch32執(zhí)行態(tài)將支持現(xiàn)有的ARM指令集。目前ARMv7架構(gòu)的主要特性，包括TrustZone技術(shù)、虛擬化技術(shù)及NEONTMadvancedSIMD技術(shù)，都將在ARMv8架構(gòu)中得以保留或進(jìn)一步拓展。此外，ARM的64位架構(gòu)，在性能、效率和規(guī)模成本之間也實(shí)現(xiàn)了完美的平衡。

　　64位移動(dòng)處理器的影響

　　64位處理器在桌面級(jí)PC行業(yè)，已經(jīng)開始慢慢普及，無論是硬件、還是系統(tǒng)方面，都已經(jīng)就位，但是在軟件方面，絕大數(shù)應(yīng)用還都是32位的軟件，雖然可以在64位系統(tǒng)下兼容運(yùn)行，但卻發(fā)揮不了64位系統(tǒng)的優(yōu)勢。而64位軟件的普及，雖然目前已經(jīng)在進(jìn)行，但也只是在起步中，全面普及，似乎還有很長的一段路要走。

　　相比桌面級(jí)的PC行業(yè)，64位的移動(dòng)處理器以及系統(tǒng)才剛剛開始，雖然ARM早在2011年就已經(jīng)公布了64位處理器，但業(yè)界首款面向消費(fèi)者的產(chǎn)品，還是由蘋果2013年發(fā)布的iPhone5S。雖然是首款采用64位技術(shù)的產(chǎn)品，但對(duì)于用戶來說，從中卻得不到絲毫益處。因?yàn)?4位處理器并非直接提升性能，它的主要作用是通過調(diào)用更多的內(nèi)存來滿足應(yīng)用的運(yùn)行需求，來發(fā)揮出64位處理器的真正性能。如上文所講，32位系統(tǒng)最多可調(diào)用3.2GBRAM，64位則就需要超過4GBRAM。但iPhone5S本身只配備了1GBRAM。所以，當(dāng)蘋果推出iPhone5S后，在業(yè)界雖然引起了不小風(fēng)波，但性能提升卻沒有太大改變。

　　從桌面級(jí)處理器來看，64位處理器的發(fā)展的確是大趨所勢，特別是在服務(wù)器方面，64位電腦、系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用，也都非常常見，但在手機(jī)領(lǐng)域，除了64位處理器已經(jīng)開始和大家陸續(xù)見面外，系統(tǒng)方面，特別是安卓系統(tǒng)還沒有正式發(fā)布64位版，雖然谷歌已經(jīng)公布安卓L支持64位技術(shù)，但要普及起來，還是有一段很長的時(shí)間。在這其中，除了系統(tǒng)之外，最為主要的還有應(yīng)用程序。也就是說，要想真正發(fā)揮64位的優(yōu)勢，硬件、系統(tǒng)、應(yīng)用三者缺一不可。

　　總結(jié)：64位處理器，在移動(dòng)領(lǐng)域，往深里說和桌面級(jí)處理器一樣，都是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢，但就目前而言，64位處理器對(duì)于用戶來說，并沒有太大的意義。而對(duì)于廠商來說，64位處理器是一個(gè)必備的競爭技術(shù)，雖然目前還無法在手機(jī)上發(fā)揮最大用途，但在服務(wù)器行業(yè)，所發(fā)揮的光與熱要大大高于手機(jī)。不過在未來，或許手機(jī)真的需要8GBRAM甚至更高的RAM時(shí)，64位處理器及系統(tǒng)應(yīng)用才能真正得到性能上的發(fā)揮，讓用戶真正的體驗(yàn)到64位處理器的強(qiáng)大優(yōu)勢。