איך עובד מעבד 64 ביט?
ארז בן-ארי טוחן לשבבים תעלומה טכנולוגית. והפעם: מעבד ה-64 ביט
ביט (סיבית) הוא יחידת המידע הקטנה ביותר שבה משתמש מחשב. מבלי להסתבך ברקע המתמטי שמאחורי השימוש בסיביות, מספיק לדעת כי סיבית היא למעשה סיפרה בינארית. אנחנו אמנם רגילים לספור באמצעות 10 ספרות, אבל המחשב מסתפק בשתיים בלבד, 0 ו-1. באמצעות אפסים ואחדים ניתן לייצג כל מספר, אך כדי לעשות זאת יש צורך בספרות רבות יותר. המספר 89, למשל , מיוצג כ-1011001.
בתחילת דרכם של המחשבים הביתיים היו המעבדים מסוגלים להשתמש ב-8 סיביות בלבד לשם אחסנת מידע, והמספר העשרוני הגדול ביותר שניתן לייצג כך הוא 255. המשמעות היתה שחישובים מתמטיים מורכבים היו מסובכים למדי, ולעתים נדרשו כמה צעדים כדי לבצעם. וחמור מכך, המחשבים סבלו מבעיה של מיעוט זיכרון.
הזיכרון של המחשב מורכב מתאים, ולכל תא יש כתובת שבעזרתה המחשב מסוגל לקרוא אותו ולכתוב בו. מספר הסיביות שאיתו מסוגל להתמודד המחשב קובע אל כמה תאי זיכרון הוא מסוגל לפנות. אפשר להשוות זאת לדוור שיודע לספור רק עד 255 – הוא לא יוכל להביא דואר אל בית מספר 300, כי הוא לא יודע לקרוא את המספר הזה.
באותם ימים, מהנדסי החומרה והתוכנה עשו כל מיני תרגילים כדי להגדיל את הזיכרון, אבל בסופו של דבר הנפח היה מוגבל למדי, עד שהגיע מעבד 16 ביט. המעבדים הללו הצליחו להתמודד עם הרבה יותר זיכרון (כמות אפסית ביחס לכמויות הזיכרון בימינו) וכולם היו מאושרים. כמה שנים אחר כך החלו להופיע מעבדי 32 ביט, וזאת כבר היתה פריצת דרך משמעותית שאיפשרה לתכנן מחשבים עם זיכרון של עד 4 גיגהבייט. למעשה, מעט מאוד אנשים כיום זקוקים לכל-כך הרבה זיכרון.
אם רובנו מסתדרים לא רע עם חצי גיגהבייט בלבד, איפה הבעיה? מי צריך מעבדי 64 ביט? התשובה היא שרתים ומחשבי-על. מחשב ביתי ממוצע אינו זקוק להפעלת יישומים עתירי מידע, ואפילו גיימרים רציניים לא צריכים יותר משני גיגהבייט של זיכרון, אך מערכות מחקר ויישומים עסקיים בהחלט צריכים יותר בשרתים שלהם. במקרה של מחשבי-העל המבצעים הדמיות של מזג אוויר או פיצוצים גרעיניים, מעבדי 32 ביט פשוט לא מספיקים.
כאמור, כבר בשנת 1991 החלו להגיע לשוק מעבדי 64 ביט, ומחשבים שצוידו בהם עלו עשרות אלפי דולרים. עם הזמן, כמו בכל דבר שקשור בטכנולוגיה, החל המחיר לרדת, וכעבור עשור השיקה חברת אינטל קו מעבדים בשם איטניום – מעבד 64 ביט חזק ומהיר. גם מחיר המעבד היה סביר, אם כי עדיין רחוק ממחיר של מחשב ביתי. רובנו רגילים לראות את אינטל מובילה את שוק המעבדים, אך הפעם דווקא חברה קטנה בשם AMD, המנסה כבר שנים רבות להתחרות באינטל (ועושה זאת בהצלחה בינונית בלבד), הצליחה להקדים את האימפריה ולהציע לשוק הביתי מעבד בעל יכולות 64 ביט במחיר נוח וסימפטי. ההצלחה היתה מיידית, וגם אינטל הלכה בעקבותיה.
מעבד אינטל איטניום 2. צילום: יחצנות אינטל יחצנות אינטל
המתכנתים משתרכים מאחור
כשבוחנים את מעבד 64 ביט מגלים כי הוא דומה למעבד 32 ביט. המוליכים דומים וגם הרכיבים מזכירים מאוד אחד את השני, אך למעבד 64 סיביות יש רגיסטרים (מקום שבו מאוחסן המידע בזמן שהמעבד עובד עליו) רחבים יותר וצינורות תקשורת המסוגלים להוביל יותר מידע -–כמו כבישים עם יותר נתיבים. בעזרת הרכיבים המשופרים הללו מסוגל המעבד לבצע פעולות מסוימות יותר מהר, וגם להתמודד עם יותר זיכרון. כדי לנצל את היתרונות שלו, התוכנה על המחשב צריכה להיות מותאמת למעבד המהיר.
אחד מחסרונותיו העיקריים של מעבד האיטניום היה קשיים בהפעלת תוכנות שנכתבו עבור מעבדים ישנים
יותר. חברת AMD, שפיתחה את מעבדי 64 ביט המודרניים דאגה יותר שהשבב שלה יהיה תואם בצורה מלאה למעבדים הסטנדרטיים, וכך האימוץ של המעבד החדש הוא הדרגתי ומוצלח – לא צריך לבזבז הרבה כסף, ולא צריך לדאוג לתאימות. גם מערכות הפעלה רבות עברו התאמה, וכיום נהנים המשתמשים מגמישות מלאה בבחירת מערכת ההפעלה.
מי שעדיין לא הצטרף לחגיגה הם המתכנתים, העמלים על הסבת התוכנה שלהם לסביבה החדשה. כרגע רק מעט תוכנות נכתבו מחדש או תוקנו עבור סביבת 64 ביט, אבל סביר להניח שזה יקרה בשנים הקרובות, והשוק יחל לנטות יותר ויותר לטובת המעבדים החדישים.
אודות הכותב והטור
הכותב הוא מהנדס בחברת מיקרוסופט ישראל. המדור "איך זה עובד" נועד לתת הבנה בסיסית בתופעות טכנולוגיות, ואין הוא מתיימר לספק הסבר מלא להן.
עדכון אחרון : 9/11/2005 9:43
נא להמתין לטעינת התגובות
