Что означает 64-битная разрядность по отношению к вашему ПК, его операционной системе и используемому программному обеспечению? Чтобы это имело смысл, нам нужно поговорить о некоторых основных операциях, происходящих на вашем ПК.
Давайте углубимся в то, что вам нужно знать, включая то, что представляет собой бит, чтобы мы могли установить, что делает 64-битные технологии такими важными.
Что такое бит в ПК
Бит означает binary digit (двоичная цифра) и представляет собой простейшую форму данных, которые могут быть сохранены или прочитаны любым устройством.
Как следует из названия, двоичные цифры могут иметь только одно из двух возможных значений. Вы можете называть их 1 и 0, вкл и выкл или даже да и нет. Но, всё сводится к одной идее – всего два возможных значения.
Эти биты должны где-то храниться, а ОЗУ вашего ПК (оперативная память / системная память) состоит из миллиардов микроскопических, так называемых, конденсаторов, каждый из которых может хранить один бит. И эти миллиарды бит образуют гигабайты емкости, к которым мы привыкли сегодня.
Вот почему оперативная память является одним из компонентов, наиболее чувствительных к сбоям в цепочке поставок: производство микросхем, в которых размещаются миллиарды этих интегральных схем (ИС), недёшево, и не каждое предприятие может этим заниматься.
Бит может представлять только два значения. Но что, если вам нужно больше возможностей? Самое замечательное в том, что вы можете соединять кусочки практически бесконечно.
С двумя битами у вас уже будет 4 возможных значения; с 3 битами 8 возможных значений и т.д. Два в степени числа битов. 2^(количество битов) равно количеству возможных значений, которые может представлять строка битов.
Теперь давайте двигаться дальше:
Что означает 32-битный
Имея базовое понимание битов, что вообще означает 32-битная разрядность? Если процессор вашего настольного компьютера/ноутбука не 64-разрядный, он, вероятно, 32-разрядный.
Наиболее известной 32-разрядной архитектурой является 32-разрядная архитектура процессора x86 для настольных ПК, которую вы можете признать базовой для почти каждого ПК с Windows.
Тем не менее, большинство современных настольных компьютеров, на самом деле, используют процессоры x86-64… что я объясню позже.
На данный момент, что вам нужно знать о 32-битном процессоре, особенно x86, так это то, что вы будете ограничены 4 ГБ ОЗУ в общей сложности.
Если быть точным, вы будете ограничены общим количеством адресных пространств. В 32-битной системе у вас может быть 232 адресных пространства или байта, что равняется 4 294 967 296 байтам. Быстро конвертируйте это в GiB, и вы получите точное число 4 GiB как максимально возможное.
Обратите внимание, что GiB и GB – это не одно и то же.
Учитывая, что такой объём оперативной памяти не был обычным явлением до конца 2000-х годов, а 32-разрядные процессоры дебютировали в эпоху, когда один гигабайт оперативной памяти был излишеством, логично, что в то время это ограничение не казалось проблематичным.
Если вам интересно, почему 32-разрядные процессоры ограничены 4 ГБ ОЗУ, нет никакого способа избежать погружения в архитектуру компьютера для объяснения.
Объяснение x-разрядных процессоров и почему они ограничивают память
Чтобы упростить понимание, я сильно упрощу следующую часть.
В ОЗУ вашего ПК (оперативное запоминающее устройство) каждый бит хранится в конденсаторе, который сопровождается собственным транзистором. По сути, биты представлены тем, есть ли электрический заряд в конденсаторе (0 или 1, включен или выключен).
Группы из 8 этих конденсаторов + транзисторы составляют оперативную память и могут хранить 1 байт данных каждая (8 бит = 1 байт). Однако, ЦП нужны адреса этих фрагментов для эффективного чтения данных из них. Это называется адресом памяти и должно быть уникальным для каждой вышеупомянутой «группы».
Допустим, у нас есть 2-битный процессор. Что это значит? Самая длинная последовательность, которую может обработать этот процессор, имеет длину 2 бита. Таким образом, если он хочет прочитать адреса памяти, единственными уникальными вариантами адресов для него будут 00, 01, 10 и 11.
Это накладывает жёсткое ограничение на объём памяти, который может обрабатывать этот процессор, что в данном случае составляет 4 байта для 2-разрядного процессора.
Таким образом, максимальное количество «байтовых адресов», которые может обрабатывать ЦП, зависит от длины последовательностей, которые он может прочитать за один раз. Как вы, должно быть, уже поняли, для 32-битного процессора это означает, что ЦП может считывать 32-битные последовательности за один раз.
Вы всё ещё со мной? Хорошо, теперь, если адреса памяти могут иметь длину 32 бита, вы получите 232 возможных комбинации адресов. Это число равно 4 294 967 296 возможных адресов, что означает, что ЦП не может обрабатывать более 4 294 967 296 байтов памяти.
Давайте конвертируем это в гибибайты.
Все, что превышает эти байты, просто не может быть адресовано, и ваш 32-разрядный процессор не имеет возможности идентифицировать или получить к ним доступ.
Как только мир столкнулся с этим жёстким ограничением, связанным с 32-разрядными процессорами и операционными системами, мы перешли к 64-разрядным процессорам и операционным системам. Технически большая часть мира перешла на процессоры x86-64.
Что означает 64-битный
64-битный ЦП – это процессор, который может обрабатывать инструкции порциями по 64 бита. Если мы воспользуемся приведенной выше формулой для расчёта максимального адресного пространства для 64-битной системы (264), число может вас удивить.
Его теоретический предел памяти ещё не достигнут на современной материнской плате, но теоретически он способен вместить до 18,4 эксабайт (16 эксбибайт) ОЗУ. Это несколько миллионов терабайт!
Это теоретический предел 64-битной технологии, которого нам ещё предстоит достичь.
Но, 64-разрядные материнские платы позволяют одной системе управлять десятками, а иногда и сотнями гигабайт и даже терабайтами ОЗУ, в то время как 32-разрядные материнские платы и ЦП по-прежнему имеют жёсткое ограничение в 4 ГБ ОЗУ.
Процессор x86-64 – это просто процессор, который поддерживает как 32-разрядные, так и 64-разрядные наборы инструкций.
Это было сделано в области настольных компьютеров для обеспечения обратной совместимости с приложениями, разработанными для 32-разрядных сред, что имело место на протяжении десятилетий.
Что означает 64-битный – пояснение для начинающих
Если вы видите «64-разрядная версия» в разделе «Программное обеспечение/приложение», это означает, что программное обеспечение может использовать большие объёмы ОЗУ/памяти (больше 4 ГБ) и, скорее всего, будет работать/совместимо с вашим ПК только в том случае, если у вас также есть 64-разрядная версия (операционная система, например, 64-разрядная Windows 10/11, и 64-разрядный процессор (99% современных процессоров являются 64-разрядными)).
Если вы видите «64-разрядная версия» в операционной системе, такой как Windows 10 64-разрядная или Windows 11 64-разрядная, это означает, что операционная система предназначена для обработки больших объёмов ОЗУ/памяти (больше 4 ГБ) и может работать в 64 -разрядном режиме.
Если вы видите «64-разрядный» на ЦП/процессоре (как в x86-64), это означает, что процессор/ЦП изготовлен таким образом, что может обрабатывать большие объёмы ОЗУ и позволяет вам установить 64-разрядную операционную систему. То есть систему, которая, в свою очередь, позволяет устанавливать и запускать 64-разрядное программное обеспечение.
Почему вы всегда должны использовать 64-разрядную ОС
Если у вас не более 4 ГБ ОЗУ, стоит ли вам заморачиваться с 64-битной ОС?
Пока ваш процессор поддерживает 64-битную версию: да, абсолютно.
Но что, если у вас меньше оперативной памяти, чем 4 ГБ? Тогда действительно нет смысла переходить на 64-битную ОС, верно?
Ну, пока ваша материнская плата и процессор не ограничивают вас 4 ГБ ОЗУ, вам не следует соглашаться на 32-разрядную ОС.
ОЗУ иногда может быть дорогим, но обновление ОЗУ по-прежнему является одной из самых дешёвых покупок оборудования, которые вы можете сделать для своего ПК.
Кроме того, современная 64-разрядная ОС, такая как Windows, по-прежнему может работать с 2 ГБ ОЗУ.
Хотя это явно не идеальный вариант, вы можете поддерживать совместимость с широчайшим спектром современных приложений, используя сегодня 64-разрядную операционную систему, даже если у вас 4 ГБ или менее физической оперативной памяти.
Ещё одна причина выбрать 64-разрядную операционную систему – возможность запускать 64-разрядные приложения, даже если у вас менее 4 ГБ ОЗУ. Некоторое программное обеспечение поставляется только в 64-разрядном варианте.
Программное обеспечение Adobe для редактирования видео Premiere Pro, например, является только 64-разрядным и не будет работать в 32-разрядной среде.
Что делать, если система не поддерживает 64-разрядную версию
К сожалению, всё, что я могу посоветовать в этом случае – пришло время для обновления.
Тем не менее, 32-разрядный ЦП/ПК можно довольно легко использовать или перепрофилировать в качестве чего-то вроде домашнего медиа-сервера или HTPC (ПК для домашнего кинотеатра)!
Даже если он не может поддерживать новейшее программное обеспечение, 32-разрядный ПК вполне производителен, если вы захотите его перепрофилировать.
Часто задаваемые вопросы
Выйдут ли когда-нибудь 128-битные процессоры?
Хотя жёсткое ограничение для процессоров x64 (64-разрядных) сегодня кажется астрономически высоким, вы должны помнить, что жёсткое ограничение в 4 ГБ имело такой же статус, когда общая системная память в несколько сотен килобайт была нормой.
Мы действительно не знаем, как технология будет развиваться (или не будет), поэтому сложно ответить на этот вопрос.
В любом случае, мы далеки от достижения предела для 64-разрядных процессоров, и они останутся нормой на долгие годы, за исключением некоторых неожиданных изменений в вычислительной отрасли.
Наборы инструкций SIMD (Single Instruction, Multiple Data), такие как Intel AVX-512, могут обрабатывать большие блоки данных параллельно, используя даже 64-разрядный процессор.
Так что на данный момент нет необходимости расширяться до 128-битных процессоров, за исключением тех случаев, когда вы начинаете достигать максимального предела памяти 64-битного процессора.
Что делает ОЗУ?
Что же, на самом деле, делает оперативная память в ПК? Как всегда, есть полное руководство, в котором подробно разбирается этот вопрос, но я всё же могу дать вам общее представление, прежде чем закончить эту статью.
По сути, функция оперативной памяти на вашем ПК заключается в том, чтобы быть рабочим пространством, которое ваш процессор использует для управления практически всем остальным.
Если ваш ЦП является «опытным поваром», ваша оперативная память служит местом для приготовления пищи этого повара.
По мере увеличения масштаба и сложности ваших рабочих нагрузок необходимо, чтобы объём оперативной памяти также увеличивался, чтобы ваш ЦП мог поддерживать свою максимальную производительность.
Нехватка физической оперативной памяти заставит вашу ОС и приложения использовать файл подкачки, который представляет собой пул более медленной памяти, взятой с накопителей. Это будет особенно медленно на диске HDD, но несколько смягчается с помощью более быстрых дисков SSD, особенно дисков NVMe.
32-разрядная операционная система – это не только жёсткое ограничение объёма оперативной памяти, но и жёсткое ограничение масштаба проектов и рабочих нагрузок, которые вы можете выполнять на своем ПК.
Есть причина, по которой большинство современных приложений создаются для 64-разрядных архитектур, а 32-разрядные приложения относятся к вариантам использования с обратной совместимостью.
Я надеюсь, что эта статья помогла прояснить, что означает 64-разрядная версия и чем она намного лучше 32-разрядной. В то время как 32-разрядные устройства всё ещё существуют, а некоторые даже имеют место на рынке со специализированными приложениями, 64-разрядные версии развиваются уже довольно долгое время.
