Quel est le poids de 128 bits?

Avec Windows 7 qui arrive en format d’architecture 32 bits et 64 bits, la croyance est que les prochains processeurs et systèmes d’exploitation seront de 128 bits. Est-ce vrai, et est-ce la prochaine progression naturelle ?

Qu’est-ce que l’informatique 128 bits ? Eh bien, en commençant par l’informatique 32 bits, le processeur est capable de traiter 232 bits d’informations, soit 4 294 967 296 ou un peu plus de 4 gigas. Le calcul à 64 bits représente également 264 bits, soit 18 446 744 073 709 551 616, ce qui représente plus de 18 exooctets de mémoire (quintillion). Et ça, c’est juste pour 64 bits. Et 128 bits ? Cela représente 2128 ou 3,4028236692093846346337460743177e+38 bits. Cela fait beaucoup de bits avec lesquels travailler. Alors, est-ce nécessaire ? Telle est la question ; les bits opérationnels et les bits disponibles sont deux choses différentes. Les ordinateurs, et plus important encore les logiciels, peuvent-ils utiliser ce genre d’espace binaire ?

Le CPU

Répondre à la question précédente dépendra de la structure du CPU. Le CPU a des registres, les ALU (arithmetic-logic unit ), qui font les maths, et le bus de données, qui déplace les données du cache à la mémoire. Le cycle fetch-execute est important pour aborder la façon dont les données sont traitées.

Les registres ne font pas partie de la mémoire, ce sont plutôt des zones de stockage temporaire et ils travaillent sous le couvert de l’unité de contrôle. Ils prennent des instructions ou des données et effectuent des opérations logiques ou arithmétiques. Plus d’informations sont disponibles sur le rôle d’une unité centrale ou unité de microprocesseur.

Les registres dans l’unité centrale

Que fait le registre ?

Les registres reçoivent les informations de la mémoire ou de l’unité centrale, les conservent temporairement et les transmettent selon les instructions de l’unité de commande. Les registres sont liés à une horloge, où une instruction dans le registre est exécutée en un cycle d’horloge. Le nombre de registres varie d’un ordinateur à l’autre ; chacun d’entre eux est conçu pour remplir une fonction spécifique. Les registres ont une capacité de stockage spécifique qui dépend du nombre de bits avec lesquels ils sont conçus. Normalement, 14 registres sont présents dans un micro-ordinateur.

1]Le registre accumulateur est un registre de données spécial et il stocke le résultat de la dernière étape de traitement de l’UAL.

2]Les registres visibles par l’utilisateur sont divisés en à registres de données et registres d’adresses.

3]Les registres d’adresses sont utilisés pour contenir les registres de mémoire et la prochaine donnée.

4]Les registres de données stockent des données.

5]Les registres de condition sont utilisés pour déterminer si l’instruction doit être exécutée ou non.

6]Les registres constants sont utilisés pour stocker des valeurs en lecture seule.

7]Les registres à virgule flottante stockent des nombres à virgule flottante.

8]Les registres à usage général contiennent les données et les adresses.

9]Les registres à usage spécial sont utilisés pour stocker l’état du programme et il se compose du compteur de programme,

10]pointeur de pile et

11]registres d’état.

12]Le compteur de programme détient l’adresse de la prochaine instruction à exécuter.

13]Le registre d’instruction détient l’instruction pendant son exécution.

14]Le registre d’index stocke un index d’adresses de mémoire.

Vous pouvez lire sur Une interprétation visuelle du fonctionnement d’un processeur et apprendre des informations supplémentaires sur les registres.

Extension d’adresse physique dans les processeurs 32 bits

Alors, y a-t-il un moyen qui fera fonctionner le processeur 32 bits comme un 64 bits ? En fait, il en existe un. Il s’agit de l’extension d’adresse physique (PAE).

L’extension d’adresse physique est une technique qui permet aux processeurs d’adresser plus de mémoire que celle disponible par conception. Elle ne peut se faire que sur les systèmes x86 où l’on peut faire fonctionner 32 bits jusqu’à 64 bits. Ceci est réalisé lorsque le registre d’adressage divise la mémoire totale en différentes banques d’espace où il peut ensuite permettre l’accès à la mémoire complète. Ainsi, lorsque le registre de données 32 bits reçoit des données, il peut diviser les données dans une deuxième banque et obtenir l’opération 64 bits et elle est traitée en un seul cycle.

Lorsque ce processus est mis en place, les registres 32 bits agissent de concert pour imiter un registre 64 bits. Cela permet au cycle de l’unité centrale de fonctionner pour traiter deux registres et les envoyer à l’UAL pour traitement en un seul cycle. Mais ce n’est pas la seule implémentation de CPU disponible.

Accès mémoire non uniforme

Une autre implémentation de CPU est l’accès mémoire non uniforme (NUMA), qui permet aux CPU d’accéder à la mémoire indépendamment de la distance des adresses mémoire. Comme certains emplacements de mémoire sont plus proches de l’unité centrale et d’autres plus éloignés, il faudra plus de temps à l’unité centrale pour traiter les données de la mémoire qui est plus éloignée. Pour résoudre ce problème, l’unité centrale est divisée en nœuds afin que le traitement soit effectué par nœud et donc plus rapidement, indépendamment de l’emplacement physique de la mémoire. Les applications peuvent alors profiter d’un traitement 64 bits dans un environnement 32 bits si NUMA est en place. Cela pose la question suivante : ce type de traitement peut-il permettre des opérations sur 128 bits ?

Système d’exploitation à 64 bits et 128 bits

L’utilisation de systèmes à 128 bits n’est pas inévitable alors qu’il existe des processus dans le processeur qui peuvent être utilisés pour faire en sorte qu’un processeur à 32 bits agisse comme un 64 bits, et qu’un processeur à 64 bits agisse comme un 128 bits. Si l’extension d’adresse physique, qui ne s’applique aujourd’hui qu’aux systèmes x86 (32 bits), était modifiée pour les systèmes 64 bits afin de leur permettre d’agir comme des systèmes 128 bits, cela permettrait de travailler avec 128 bits. Il en va de même pour les modifications utilisant NUMA, dans ce cas à cause du nombre d’emplacements de mémoire qui sont éloignés du CPU doivent être utilisés parce que les CPU 64 bits seront naturellement plus grands en taille qu’un CPU 32 bits.

Enfin, il y a certaines applications, comme le cryptage 128 bits, ou la cryptographie, qui peuvent naturellement tirer profit du CPU 128 bits. Le processus de cryptage sera plus rapide car il ne faudra qu’un seul cycle de traitement pour effectuer le cryptage. Mais cela montre que pour profiter pleinement du processeur 128 bits, vous devez avoir des applications qui sont écrites pour se fondre parfaitement dans les opérations du CPU.

À ce stade, c’est l’un des plus grands inconvénients dans les pratiques d’application. La plupart des applications ne sont encore écrites que pour le niveau 32 bits, elles ne sont même pas au niveau 64 bits. Pour cela, il faut des programmes de conception de logiciels qui ont été réécrits pour créer des applications 128 bits. Des programmes de conception de logiciels comme Visual Studio, ou le .Net Framework, ou SQL Server 2005, ou SQL Server 2008, devraient produire des applications à 128 bits. Mais ils ne sont pas à ce niveau – maintenant, ils génèrent des applications 32 bits.

Que réalisera un processus de 128 bits ?

Une puissance de traitement plus grande et plus rapide est la réponse naturelle à cette question. Les applications complexes qui ont besoin d’une grande puissance de traitement, c’est-à-dire d’un traitement qui peut être accompli en un cycle de CPU, sont idéales. Il s’agit d’opérations d’ingénierie, de mathématiques ou de sciences. Il s’agit de modélisation financière ou économique sophistiquée. Il s’agit également de traitements médicaux, biologiques ou chimiques complexes qui doivent être effectués rapidement. Toutes ces applications qui doivent générer des résultats rapidement peuvent bénéficier d’un système d’exploitation qui peut être synchronisé avec un processeur à 128 bits. Vous pouvez lire le mouvement sur les questions d’architeture 128 bits à Windows 128 Bit Architecture – How much RAM can a Processor Handle.

Intel Micro Architecture Image : Wikimedia Commons

Intel 1820 Architecture Image : Wikimedia Commons

Numa : Image Wikimedia Commons

Ce billet fait partie de la série : Informatique 64 bits vs informatique 32 bits

Lorsque les processeurs deviennent plus sophistiqués, les systèmes d’exploitation qui les prennent en charge le sont également. C’est ce qui se passe actuellement avec l’ordinateur 64 bits et l’ancien ordinateur 32 bits. Comprendre comment la taille du processeur affecte le système d’exploitation est l’objectif de cette série d’articles.

1. La différence entre Windows7 X64 et X86
2. Comparer la différence entre Windows 7 32 bits et 64 bits
3. Pouvons-nous atteindre l’opérabilité d’un système d’exploitation 128 bits et qu’est-ce que cela va permettre ?