计算机世界网 【2005年4月15日】
个人电脑迎来64位“芯”时代
袁超 2003-10-15
2003年6月23日，苹果推出了全球首款采用64位处理器的个人电脑PowerMac G5。9月23日，AMD则发布了首款适用于X86架构个人电脑的64位芯片——Athlon 64系列处理器。这两款新品将原本用于高端计算机系统的64位计算技术带入了个人电脑平台，从此，让个人电脑拥有服务器般强劲的性能已不再是遥不可及的梦想。
64位处理器有何性能优势
如何提升个人电脑的性能？面对这个问题，相信多数人都会这样回答:换个时钟频率更高的处理器不就成了。如果有人称换个更“宽”的处理器也能解决问题，请不要笑话他，这并不是口误，因为他提到了除速度外、衡量处理器性能的另一个重要参数：处理器的宽度。
处理器的宽度包括三项指标:一是处理器内部寄存器（或内部数据总线）的宽度， X86架构个人电脑曾经用过8位、16位、32位处理器，这些位数就是对处理器内部寄存器宽度的描述，它决定了处理器可操作数据（二进制数）的大小；二是处理器外部数据总线(即前端系统总线)的宽度，它决定了一个时钟周期内出入处理器的数据（二进制数）大小;三是处理器地址总线的宽度，它指明了处理器的物理内存寻址空间，即处理器可以访问和利用的最大物理内存容量。
显然，这三项指标越高，对处理器及整个电脑系统性能提升的帮助就越大。与目前个人电脑普遍采用的32位处理器相比，64位处理器的内部寄存器宽度和地址总线宽度更大，这给它带来了两大性能优势：
首先是更高的数据处理效率，由于64位处理器内部寄存器可操作64位二进制数，32位处理器的内部寄存器只能操作32位二进制数，理论上64位处理器的数据处理效率比32位处理器提高了一倍。
其次是更大的内存寻址空间，由于内存地址用二进制数来表示，2位二进制数可提供4个不同的地址（00、01、10和11），即22，3位二进制数则可提供8个不同的地址(000-111），即23。照此推算，如果处理器的地址总线为32位，它就能提供232个，即4.3×109个不同的地址，地址总线宽度为64位的处理器，则能提供264个，即1.8×1019个不同的地址，由于每个地址占用的内存容量为1个字节（Byte），具备32位地址总线的处理器的内存寻址空间就是4.3GB，而具备64位地址总线的处理器的内存寻址空间将达到1800万TB（1TB=1024GB），是32位处理器内存寻址空间的43亿倍！
需要注意的是，上述这些数字均为理论值。实际上目前主流的32位个人电脑处理器，如奔腾4已经配备了36位地址总线，其内存寻址空间已增至64GB，而新发布的64位个人电脑处理器——Athlon 64系列产品的地址总线宽度只有40位，只能寻址1TB的物理内存。
64位个人电脑带来哪些变化
虽然强劲的数据处理能力和堪称海量的内存寻址空间是64位处理器“与生俱来”的本领，但要让它发挥出这些性能优势也是有前提条件的，那就是必须有64位软件的支持。
真正意义上的64位个人电脑，除了要配备64位处理器平台外，其操作系统和应用软件也必须是64位的，只有这样，64位处理器的性能优势才能转化为64位个人电脑的性能优势。
与32位个人电脑相比，软硬件全面升“位”的64位个人电脑可为用户带来更出色的应用体验，这主要体现在以下三个方面：
1．更快——得益于更强的数据处理能力，64位个人电脑上的64位应用软件运行效率要比同类32位应用软件在32位个人电脑上的运行效率更高；
2．更高——运算密集型应用软件，如数字视频编辑、计算机辅助设计或3D游戏软件在转向64位后，能给用户带来更高质量的应用体验。这是因为它们可以利用64位个人电脑强劲的处理能力和更大的内存空间来处理和存储更多的数据，而更多的数据是构成更棒的视觉效果、更多的设计细节和更逼真的游戏画面的基础。
以Epic公司开发的3D游戏“虚幻竞技场2003”为例，由于它是一款32位软件，为保证构成游戏画面的多边形和贴图数据的大小不超出32位个人电脑内存寻址空间的限制，Epic的游戏开发人员只能采用2000个多边形来勾画该游戏场景中的主要物体，其贴图和混合光源的处理过程也不复杂，这种做法虽然能保证最终生成的游戏画面数据量不会超标，但其画面质量自然也会大打折扣。
为了使下一代“虚幻竞技场”游戏画面更加逼真，Epic的开发人员打算把它设计成一款64位游戏软件。这是因为64位个人电脑的内存寻址空间非常大，他们不必再担心构成游戏画面的数据量会突破其限制，这样他们就可以放手大干，为游戏画面添加更多的细节和特效，以提升其质量。按照他们的计划，下一代“虚幻竞技场”游戏场景的主要物体将使用200万个多边形进行构图，这些多边形数据将进入预处理程序，通过像素级别的浮点算法结合数以千计的光源方向进行多边形分析和遮蔽判断，再将计算出来的结果压缩生成各种类型的高分辨率的贴图数据。这一过程要使用数以亿计的内存字节，但对可配备大容量内存的64位个人电脑来说，这并不会带来什么负担。
3、更强——由于64位处理器给个人电脑带来了接近服务器和工作站的超强性能，以前主要在64位工作站上运行的大型数据库管理、科学计算、高位加密和解密、大型3D动画设计、软件开发等应用如今也可以移植到64位个人电脑上。
现在用64位个人电脑为时尚早
看来，个人电脑从32位转换到64位带来的好处还真不少。可遗憾的是，人们现在还无法享受到这些新奇的应用体验。这是因为目前的64位个人电脑产品仍缺乏64位软件的充分支持:苹果PowerMac G5虽然是全球首款采用64位处理器的个人电脑，可它硬盘上安装的软件没有一个是64位的，只有随机的32位操作系统针对其64位处理器进行了一些优化；配备AMD Athlon 64系列处理器的个人电脑虽然得到了64位Linux操作系统的支持，但真正能对其推广起到关键作用的64位Windows操作系统仍在开发之中，要等到明年年初才能正式推出。
由于无米下锅，眼下苹果PowerMac G5和配备AMD Athlon 64系列处理器的电脑只好利用自身兼容32位软件的特性，“大材小用”地运行32位操作系统和应用软件。
面对这种情况，大多数消费者没有必要立即转用64位个人电脑，他们可以等相应的64位操作系统和能真正用到64位处理器性能优势的应用软件问世后再做打算。在此期间，32位个人电脑足以满足他们的应用需求。
当然，急于尝鲜的人也可以立即把PowerMac G5或配备Athlon 64系列处理器的电脑搬回家，先跑32位软件，将来再换成64位软件。可从性价比方面考虑，这种做法可能不划算。
尽管大多数消费者目前还无需转用64位个人电脑，但这并不意味着他们不需要64位个人电脑。随着更多、更新的应用软件对处理器性能和内存寻址空间需求的不断增长，未来32位个人电脑必将迎来它不堪重负的一天，而在那一天64位个人电脑必将完全取代32位个人电脑，这是一个不可阻挡的历史趋势。 | 
发表于 2005-9-11 04:14
