浅谈64位处理器的发展与未来

　　64位处理器发展历史

　　说到64位处理器，历史可能有点长，因为早在半个世纪前，IBM就已经提出了“64位”处理器的概念。在当时，也就是1961年，IBM所发布的IBM 7030 Stretch 超级电脑，就已经开始从32位数据字组发展到64位的指令字组。

　　而在随后的几十年里，又随着计算机的飞速发展，人们开始意识到32位技术及基于32位架构的处理器已经无法满足服务器的重量负担时，才开始向 64位技术展开研究。到了90年代，64位处理器才真正在进入全面发展阶段，其中包括像IBM、intel、AMD以及HP这样的科技巨头都开始将64位 技术视为下一代处理器发展的重要技术之一。

　　到了2000年以后，intel与AMD先后面向桌面级平台推出了64位处理器，系统方面，Linux系统与微软Windows系统也开始推出64位版本。直到今天，64位处理器以及系统在PC领域才算上真正成熟。

　　而到了移动领域，从功能机到智能机的发展，人们才慢慢开始对处理器重视起来。从最初的单核到双核，再到四核乃至今天的八核处理器，虽然从使用意 义上来说，如今手机的性能已经完全满足用户的使用需求，但随着设备的发展和新技术——语音识别、3D游戏和高分辨率显示屏发展与普及。现在的八核处理器相 信不久后，也将达到极限。可能有的网友会问，八核之后，厂商会不会推出16核处理器，对于这个问题，未来肯定会有，但在当下，由于核心越堆越多，对于功耗 的要求，也越来越高，在没有解决功耗这个问题之前，引入已经成熟的64位计算技术似乎成了上游芯片级厂商的共同认知。

　　在2011年，移动领域的芯片级霸主ARM公司正式推出了基于64计算技术的新一代处理器架构——ARMv8架构。这也是ARM公司的首款支持 64位指令集的处理器架构。并于2012年间推出基于ARMv8架构的处理器内核与开始授权，而面向消费者和企业的样机于2013年由苹果的A7处理器上首次运用。

　　到了2014年，ARM下游芯片级厂商，也都纷纷开始基于ARMv8架构推出了64位处理器，如高通的Snapdragon 410、610、615、808、810；三星的Exynos 5433；英伟达的Tegra K1以及英特尔推出的凌动处理器Z3480等等。相信到了2015年，市面上会有一大波采用64位处理器手机上市。

　　64位处理器的优势

　　64位处理器其中的“64”指的是寄存器，为了处理数据，暂时储存结果，或者做间接寻址等等动作，每个处理器都具备一些内建的内存，这些能够在 不延迟的状态下存取的内存就称为寄存器。32位的处理器为什么会比64位处理器的性能差很多，这其实是一个受虚拟和实际内存尺寸的限制影响。主流的32位 处理器在性能执行模式方面存在一个严重的缺陷：当面临大量的数据流时，32位的寄存器和指令集不能及时进行相应的处理运算。”

　　所谓32位处理器就是一次只能处理32位，也就是4个字节的数据，而64位处理器一次就能处理64位，即8个字节的数据。如果我们将总长128 位的指令分别按照16位、32位、64位为单位进行编辑的话：旧的16位处理器，比如Intel的80286 CPU需要8个指令，32位的处理器需要4个指令，而64位处理器则只要两个指令，显然，在工作频率相同的情况下，64位处理器的处理速度会比16位、 32位的更快。而且除了运算能力之外，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。

　　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。传统桌面级32位 处理器的寻址空间最大为3.2G，使得很多需要大容量内存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。而64位的处理器在理论上则可以 达到1800万个TB，1TB等于1024GB，1GB等于1024MB，所以64位的处理器能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象，速度快人一 等，对于那些要求多处理器可扩展性、更大的可寻址内存、视频/音频/三维处理或较高计算准确性的应用程序而言，64处理器可提供卓越的性能。

　　ARMv8架构是ARM推出的首款包含64位指令集的ARM架构，其中包含了两个执行状态，即AArch64和AArch32。AArch64 执行态针对64位处理技术引入了一个全新指令集A64。而AArch32执行态将支持现有的ARM指令集。目前ARMv7架构的主要特性，包括 TrustZone技术、虚拟化技术及NEONTM advanced SIMD技术，都将在ARMv8架构中得以保留或进一步拓展。此外，ARM的64位架构，在性能、效率和规模成本之间也实现了完美的平衡。

　　64位移动处理器的影响

　　64位处理器在桌面级PC行业，已经开始慢慢普及，无论是硬件、还是系统方面，都已经就位，但是在软件方面，绝大数应用还都是32位的软件，虽 然可以在64位系统下兼容运行，但却发挥不了64位系统的优势。而64位软件的普及，虽然目前已经在进行，但也只是在起步中，全面普及，似乎还有很长的一 段路要走。

　　相比桌面级的PC行业，64位的移动处理器以及系统才刚刚开始，虽然ARM早在2011年就已经公布了64位处理器，但业界首款面向消费者的产品，还是由苹果2013年发布的iPhone5S。虽然是首款采用64位技术的产品，但对于用户来说，从中却得不到丝毫益处。因为64位处理器并非直接提 升性能，它的主要作用是通过调用更多的内存来满足应用的运行需求，来发挥出64位处理器的真正性能。如上文所讲，32位系统最多可调用3.2GB RAM，64位则就需要超过4GB RAM。但iPhone5S本身只配备了1GB RAM。所以，当苹果推出iPhone5S后，在业界虽然引起了不小风波，但性能提升却没有太大改变。

　　从桌面级处理器来看，64位处理器的发展的确是大趋所势，特别是在服务器方面，64位电脑、系统及相关应用，也都非常常见，但在手机领域，除了 64位处理器已经开始和大家陆续见面外，系统方面，特别是安卓系统还没有正式发布64位版，虽然谷歌已经公布安卓L支持64位技术，但要普及起来，还是有 一段很长的时间。在这其中，除了系统之外，最为主要的还有应用程序。也就是说，要想真正发挥64位的优势，硬件、系统、应用三者缺一不可。

　　总结：64位处理器，在移动领域，往深里说和桌面级处理器一样，都是未来发展的一个趋势，但就目前而 言，64位处理器对于用户来说，并没有太大的意义。而对于厂商来说，64位处理器是一个必备的竞争技术，虽然目前还无法在手机上发挥最大用途，但在服务器行业，所发挥的光与热要大大高于手机。不过在未来，或许手机真的需要8GB RAM甚至更高的RAM时，64位处理器及系统应用才能真正得到性能上的发挥，让用户真正的体验到64位处理器的强大优势。