在上图中,黑色块表示代码流,白色块表示数据流,红色代表改变了位宽的数据流,而灰色块表示结果。图中的64位处理器中,代码流的数量相对32位处理器来说没有改变,其宽度随着指令代码的宽度而变化;而数据流的宽度则增加了一倍,这是为了容纳更多的数据,同样的,寄存器和内部数据通道也必须加倍。
除了运算能力外,与32位处理器相比,64位处理器的优势还体现在系统对内存的控制上,这就是处理器的内存寻址能力。现行的32位处理器的寻址空间最大为4GB,使得很多需要大容量内存的大规模的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘,形成了运行效率的瓶颈。由于地址使用的是特殊的整数,而64位处理器的一个ALU(算术逻辑运算器)和寄存器可以处理更大的整数,也就是更大的地址。64位的处理器在理论上则可以达到1800万个TB(1TB=1024GB,将能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象。这样就为高性能超级服务器的组建打下了坚实的理论基础。
当然64位寻址空间也有一定的缺点:内存地址值随着位数的增加而变为原来的两倍,这样内存地址将在缓存中占用更多的空间,其他有用的数据就无法载入缓存,从而引起了整体性能的下降。
注意:实际上目前32位系统已有的内存寻址空间已经打破了4GB的限制,如Intel可以使用32位系统来管理512GB内存,不过这一般是采用超常规的寻址技术(软模拟方式)来实现的,在一定程度上会大大降低系统性能。
64位应用程序还将更多得益于64位芯片的强大浮点运算能力。浮点运算能力对于3D渲染、动画制作、科学计算都是相当关键的,用来衡量浮点运算性能的FLOPS指标(每秒可进行的浮点运算次数)也成为测试超级计算性能的标准。64位芯片的浮点运算速度和精度都要远远超过其32位的前任,从而更加有利于仿真和视觉效果的实现。
通过以上的分析,我们可以看出,64位处理器在一些精确计算(如天气预报、科学计算等)和大流量网络应用(如网络流视频点播等)中,是非常急需的,它可以成倍地提高服务器的运算速度,可以组建内存容量非常大的超级服务器。如今年2月份,我国的曙光公司就与AMD合作成功推出了国内第一、世界第三的,每秒能计算10亿次的超级计算机。所以总的来说,64位处理器,特别是64位服务器,对于目前许多领域都是非常必要的,而随着网络应用的复杂化,相信在不久的将来,64位运算需求将走向平民化,如将来的多媒体网络应用、3D图形/动画制作、电子商务、VPN通信等。
当然,现在64位服务器其实早已不是什么新鲜事,早在1995年,Sun的Ultra SPARCⅢ处理器便首先实现了64位运算,紧跟着Compaq、IBM、HP等IT巨头都推出了自己的64位RISC芯片。