النقاط الرئيسية
لا يوجد ضغط حقيقي على تقنية وحدة المعالجة المركزية لإضافة المزيد من البتات في المستقبل المنظور، ولكن بعض مهام الحوسبة المستقبلية قد تجعل ذلك ضروريًا في النهاية.
كان التحول من 32 بت إلى 64 بت حدثًا كبيرًا بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية للمستهلكين، وقبل ذلك كان السباق لإضافة المزيد من البتات محتدمًا، ولكن في العقدين الماضيين، التزمنا بنظام 64 بت. ما هو التالي لوحدات المعالجة المركزية؟
معالجات 32 بت مقابل معالجات 64 بت
يمكن للمعالج ذي 32 بت معالجة 32 بت من المعلومات في وقت واحد، بينما يمكن للمعالج ذي 64 بت معالجة 64 بت. وهذا يجعل المعالجات ذات 64 بت قادرة على معالجة المزيد من المعلومات في وقت واحد، مما يؤدي إلى أداء وقدرات أفضل.
تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة الحديثة معالجات 64 بت، ولكن بعض الأجهزة القديمة لا تزال تحتوي على معالجات 32 بت، ولهذا السبب لا تزال هناك أنظمة تشغيل 32 بت. والجدير بالذكر أن Windows 11 لا يحتوي على إصدار 32 بت، مما يجعل Windows 10 هو الإصدار الأخير الذي يدعم هذه المعالجات القديمة. وبالمثل، أسقط نظام التشغيل MacOS من Apple دعم تطبيقات 32 بت تمامًا، حيث تودع كل من منصتي الكمبيوتر الرئيسيتين نظام 32 بت إلى الأبد على ما يبدو.
حجم البت والذاكرة العشوائية
تم تصميم وحدة المعالجة المركزية 32 بت للتعامل مع البيانات في أجزاء 32 بت، مما يعني أنها يمكنها الوصول إلى 4,294,967,296 (2^32) موقع ذاكرة فردي، كل منها بعنوان فريد. ومع ذلك، فإن الذاكرة القابلة للاستخدام الفعلية في أنظمة 32 بت غالبًا ما تكون أقل من 4 جيجابايت بسبب حجز مساحة عنوان الذاكرة لأجهزة أخرى مثل وحدات معالجة الرسومات. على سبيل المثال، إذا كانت وحدة معالجة الرسومات لديك تحتوي على 512 ميجا بايت من ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو، فيمكنك فقط معالجة 3.5 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي للنظام.
بشكل عام، تستطيع وحدات المعالجة المركزية 64 بت معالجة ذاكرة أكبر بكثير من نظيراتها 32 بت. تم تصميم وحدة المعالجة المركزية 64 بت للتعامل مع البيانات في أجزاء 64 بت، مما يسمح لها بالوصول إلى 18,446,744,073,709,551,616 (2^64) موقع ذاكرة فردي، كل منها بعنوان فريد. من الناحية النظرية، يمكن لوحدة المعالجة المركزية 64 بت معالجة ما يصل إلى 16 إكسابايت (EB) من ذاكرة الوصول العشوائي.
في الواقع، فإن كمية ذاكرة الوصول العشوائي التي يمكن لوحدة المعالجة المركزية 64 بت التعامل معها محدودة بنظام التشغيل والقيود المادية لعتاد الكمبيوتر. ومع ذلك، فإن أجهزة الكمبيوتر والخوادم الحديثة ذات وحدات المعالجة المركزية 64 بت يمكنها استيعاب كميات أكبر بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي مقارنة بأنظمة 32 بت، حيث تدعم العديد من الأنظمة مئات الجيجابايت أو حتى التيرابايت من ذاكرة الوصول العشوائي.
لماذا انتقلت وحدات المعالجة المركزية إلى 64 بت؟
لتلبية المطالب المتزايدة بزيادة قوة المعالجة وإمكانية معالجة الذاكرة، تحول تصميم المعالجات من 32 بت إلى 64 بت. بدأت أجهزة الكمبيوتر الشخصية في استخدام معالجات 64 بت في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لكن هذه المعالجات كانت متاحة بالفعل للخوادم ومحطات العمل في التسعينيات.
تستطيع المعالجات ذات الـ 64 بت معالجة كميات كبيرة من البيانات ويمكنها الوصول إلى قدر أكبر من الذاكرة. وهي تقدم أداء وكفاءة متفوقة مقارنة بالمعالجات ذات الـ 32 بت. وهذا هو السبب وراء استخدام غالبية أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة في الوقت الحاضر لمعالجات ذات الـ 64 بت.
وقد أدى ارتفاع عدد أنوية وحدة المعالجة المركزية على وجه الخصوص إلى الحاجة الحتمية إلى زيادة سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).
مزايا أحجام البت الأعلى
يسمح حجم البت الأكبر بالحصول على نطاق أكبر من القيم الرقمية، وهو ما قد يكون مفيدًا للمهام التي تتطلب دقة عالية، مثل الحسابات العلمية والمالية.
يمكنك أيضًا تنفيذ أمان محسّن لمهام مثل التشفير، حيث يصبح كسر الرموز أكثر صعوبة مع زيادة حجم البت.
تتيح البتات الإضافية للمعالج التعامل مع عمليات أكثر تعقيدًا وكميات أكبر من البيانات في وقت واحد، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام والكفاءة.
يمكن أن يؤدي حجم البت الأعلى أيضًا إلى تحسين توافق الكمبيوتر مع مجموعات البيانات الكبيرة والتطبيقات المعقدة. وهذه مشكلة كبيرة في التعلم الآلي وأحمال العمل الأخرى للحوسبة عالية الأداء.
لماذا قد لا نحتاج أبدًا إلى أجهزة كمبيوتر 128 بت
من المستحيل عمليًا التنبؤ بمستقبل الحوسبة، ولكن هناك بعض الأسباب التي قد تجعلنا لا نحتاج أبدًا إلى أجهزة كمبيوتر ذات 128 بت:
- العائدات المتناقصة: مع زيادة حجم بت المعالج، تميل التحسينات في الأداء والقدرات إلى أن تصبح أقل أهمية. بعبارة أخرى، فإن التحسن من 64 بت إلى 128 بت ليس بنفس أهمية الانتقال من وحدات المعالجة المركزية ذات 8 بت إلى 16 بت، على سبيل المثال.
- الحلول البديلة: قد تكون هناك طرق بديلة لتلبية الحاجة إلى زيادة قوة المعالجة وإمكانية معالجة الذاكرة، مثل استخدام معالجات متعددة أو أجهزة متخصصة بدلاً من معالج واحد كبير ذو حجم بت مرتفع.
- القيود الجسدية: قد يتبين أنه من المستحيل إنشاء معالج حديث معقد 128 بت بسبب القيود التكنولوجية أو المادية.
- التكلفة والموارد: قد يكون تطوير وتصنيع معالجات 128 بت أمرًا باهظ التكلفة ويتطلب الكثير من الموارد، مما يجعل الإنتاج الضخم غير مربح.
في حين أنه من الصحيح أن فوائد الانتقال من 64 بت إلى 128 بت قد لا تستحق العناء اليوم، إلا أن تطبيقات أو تقنيات جديدة قد تظهر في المستقبل والتي قد تدفع إلى تطوير معالجات 128 بت.
إن الاختراقات في مجال الذكاء الاصطناعي، أو الحوسبة الكمومية، أو غيرها من التقنيات التي لم تُكتشف بعد قد تدفع إلى الحاجة إلى معالجات أكثر قوة ذات أحجام بتات أعلى. إن مستقبل التكنولوجيا غير مؤكد على الدوام، وما قد يبدو غير ضروري أو غير محتمل اليوم قد يصبح ضروريا في السنوات القادمة.