Реферат: Переход на 64-битные операционные системы

Министерство образования РФ

Тульский государственный университет

Кафедра автоматики и телемеханики

реферат по курсу ____

«

Переход на 64-битные операционные системы»

Выполнил:

студент гр. ___

Проверил:

___

Тула 200

7г.

Содержание

:

Аннотация

Введение

Какойпроцессор называют 64-битным?

Преимущества64-битных вычислений

Реализация64-разрядности в центральном процессоре

Инструментарийразработчика

Применение64-битных систем

Выводы

Библиографическийсписок

Аннотация

Большинство организаций по-прежнемуиспользуют 32-битную технику, а на 64-битную переходят крайне медленно. Почему?В чём причины медленного развития 64-битной вычислительной техники? Какие преимущества 64-битных систем перед32-битными? На эти вопросы мы попробуем ответить в рамках этой работы.

Введение

В настоящее время количество компьютеровпод управлением 64-битных систем заметно увеличилось. По данным статистики,количество 64-битных операционных систем на компьютерах за последние три месяцаувеличилось в два раза. Но на данный момент популярность 64-битных систем не превышаетпопулярность 32-битных. Компьютеры под управлением 64-битных операционныхсистем способны работать более чем с 4 Гбайт оперативной памяти. А такжепоказывают большую по сравнению с 32-битными операционными системамипроизводительность при параллельном выполнении различных приложений.

Переход к 64-битным системам оказался болеемедленным, чем от 16-битных систем к 32-битным. Это происходит по причинеотсутствия поддержки драйверов и приложений. Но со временем совместимостьпрограмм и производительность 64-битных систем будет увеличиваться, и данногорода проблемы перестанут быть актуальными.

Какой процессор называют64-битным?

Для начала давайте разберёмся, что такоеразрядность процессора. Сразу следует сказать, что разрядность процессора — этоне максимальный размер обрабатываемых данных!

x86-процессоры уже давно могут складывать ивычитать 64-, 80- (например, i486), 128-битные(обрабатываемые инструкциями SSE-наборов операнды (регистры XMM)) данные. Ноэто не делает процессор 64-, 80-, 128-битным. По возможностям вычислений64-битный процессор теоретически почти ничем не отличается от 32-битного. Но,например, 32-разрядные процессоры не могут перемножать целочисленные 64-битныечисла и делить 128-битные целые числа на 64-битное число. Таким образом, 64-битныйпроцессор — это не только тот процессор, который может выполнять с 64-битными целымичислами все базовые арифметические операции, а, самое главное, это тотпроцессор, который способен использовать 64-разряда при адресации к памяти.

Преимущества 64-битныхвычислений

Во-первых, это быстродействие. Выигрыш ввиде большей скорости получат только некоторые задачи (например, криптография),которые оперируют с цифрами очень большой разрядности. В целом же переход к64-разрядным вычислениям мало способствует повышению быстродействия.

Во-вторых, это возможность прямой адресациибольшого объёма памяти. 32 разряда позволяют напрямую адресовать только 4 Гбайтпамяти.

Современные приложения порой ставят передвычислительной техникой чрезвычайно ресурсоемкие задачи. Уже сейчас существуютприложения, которым может понадобиться более 4 Гбайт ОЗУ. 64-битные системыоткрывают здесь новые горизонты.

Реализация 64-разрядностив центральном процессоре

В центральном процессоре к имеющейсясистеме регистров добавляется несколько новых, а существующие регистрырасширены с 32 до 64 бит.

Привычные регистры общего назначения RO-R7(GPR) дополняются восемью 64-битными регистрами R8-R15, которые задействуются в64-битном режиме (т. е. для их использования требуется перекомпиляцияпрограмм).

Существующие регистры ЕАХ, ЕВХ и т. д.расширены с 32 до 64 бит и носят названия

RAX, RBX.

Увеличение числа регистров повышаетпроизводительность ресурсоемких приложений, а их расширение позволяет выполнятьоперации с 64-битными числами напрямую.

Для реализации одновременной работы как с32-, так и с 64-битным кодом и регистрами предусмотрены два режима: Long Mode («длинный») иLegacy Mode(«наследственный»). Long Mode, в свою очередь, имеет два подрежима — 64-разрядный и совместимости (Compatibility mode).

Таким образом, в 64-битном режиме доступны:

§

64-битные виртуальные адреса;

§

восемь старых и восемь новых 64-битных регистровобщего назначения, расширенные до 64 бит регистры общего назначения (в томчисле «старые» ЕАХ, ЕВХ и т. д.);

§

64-битный указатель инструкций (RIP) и новыйметод адресации данных относительно RIP (RIP-relative);

§

сплошное адресное пространство с единымпространством для инструкций, данных и стека.

Следовательно, 64-битный режимпредоставляет полный набор 64-разрядных ресурсов центрального процессора.

Режим совместимости обеспечивает обратнуюбинарную совместимость с существующими 32-битными приложениями при работе с64-битной операционной системой. Compatibility mode включается операционной системой для отдельных кодовыхсегментов. При этом, в отличие от 64-битного режима, сегментация функционируетобычным образом, используя семантику защищенного режима. С точки зрениявыполняемого приложения процессор выглядит как обычный х86 центральныйпроцессор в защищенном режиме (protected mode). С точки же зрения операционной системы трансляцияадресов, работа с прерываниями и исключениями, а также системные структурыданных используют механизмы 64-бит Long Mode.

В итоге получаем три преимущества 64-битныхсистем:

1.

возможность использования 64-битного адресногопространства.

2.

возможность выполнять операции с 64-разряднымичислами «напрямую».

3.

увеличенное вдвое число регистров общегоназначения.

Главное преимущество – 64-битная адресация.Предел в 4 Гбайт оперативной памяти сказывается на производительностиресурсоемких программ. К задачам, где 64-битная адресация действительнонеобходима, относятся базы данных, скорость работы с которыми многократновозрастает при росте объема оперативной памяти.

Возможности быстрой работы с 64-битнымиоперандами может пригодиться специалистам, занимающимся научными расчетами илирешающим криптографические задачи.

Увеличение числа регистров общегоназначения повышает производительность процессора, так как они играют рольячеек памяти, с которыми процессор может работать напрямую, не тратя наобращения к ним никакого времени. Таким образом, увеличив число регистров до16, можно повысить быстродействие.

Инструментарийразработчика

К основным инструментам создания 64-битныхприложений можно отнести современные компиляторы, такие как

Visual Studio 2005/2008, GCC, IntelC++. Все они являютсяоптимизирующими компиляторами и позволяют получить эффективный 64-битный код. Всреднем можно ожидать прирост производительности от перекомпиляции приложениядля 64-бит в пределах 10%.

Среди вспомогательных инструментов можновыделить анализатор

Viva64,позволяющий обнаружить ошибки при работе с большими объемами данных и проверитьсовместимость программы с 64-битными системами. Этот инструмент также можетбыть использован для оптимизации программного кода. Более подробно с этим ианалогичными инструментами можно познакомиться на сайте разработчиковhttp://www.viva64.com/ru/viva64-tool/.

Применение 64-битныхсистем

Для использования преимуществ 64-битныхсистем необходимо программное обеспечение, которое сможет реализовать всеперечисленные преимущества:

§

операционная система, которая будет переводитьпроцессор в 64-битный режим, а для старых приложений включать режимсовместимости;

§

приложения, которые смогут использовать64-битное адресное пространство и все 16 64-битных регистров.

Большинство 32-битных приложений, кромепростых расчетных задач, будут работать в 64-битной системе медленнее, чем вобычной 32-битной системе. Это происходит по следующей причине. До тех пор,пока 32-битные программы не используют другие аппаратные средства, кромецентрального процессора, алгоритмы работают также, как в 32-битной операционнойсистеме. Далее необходима трансляция обращений к 64-бит драйверам устройств,которые вынуждена выполнять операционная система. Это приводит к некоторомуснижению производительности.

64-битные процессоры позволяют эффективнооперировать очень большими числами. Вычисления с большими числами (или свысокой точностью) – конек 64-битной архитектуры, ведь даже обычное число сплавающей запятой двойной точности умещается как раз в 64 бита. Но этовостребовано в более специфических областях, например, шифрование и медиакодирование.

До тех пор, пока не решится проблемапрограммной совместимости и не появится поддержка соответствующих драйверов иприложений, темпы освоения компьютеров с 64-битной операционной системой невозрастут. В свою очередь, производители не начнут разработки в этой области,пока спрос не поднимется до нужной отметки. Этот фактор сказывается намедленном развитии 64-битной вычислительной техники. Но, в то же время,увеличение объёма оперативной памяти расширяет возможности пользователей.Например, современные серверные приложения поглощают очень большой объёмданных. А теперь с помощью одного 64-битного сервера появляется возможностьуправлять большим количеством виртуальных машин. Поэтому развитие 64-битныхвычислительных систем положительно сказывается на выполнении общих задач пообработке данных.

Выводы

Сегодня всё чаще возникают ситуации, вкоторых 64-разрядные системы становятся незаменимы. Да и преимущества 64-битныхсистем перед 32-битными очевидны. Главное достоинство новых операционных системсостоит в увеличении оперативной памяти до 18 миллионов терабайт,быстродействии, высокой производительности. Поэтому можно сделать вывод, чтопереход на 64-битные операционные системы необходим, и это заметно облегчитработу пользователям.

Библиографическийсписок

1.

Сборник статей «64 бита для программистов». http://www.viva64.com/ru/articles/64-bit-development/

2.

Богдан Пенюк, ВячеславОвсянников. 64 бита – роскошь или необходимость? http://www.epos.kiev.ua/pubs/pr/athlon64.htm

3.

Взгляды Microsoft по поводу 64-битного будущего.http://www.winblog.ru/2007/05/24/news24050701.html

4.

Наступает эра 64-битных систем. http://www.winblog.ru/news/1147765714-kovarsky04080803.html

5.

Сергей Озеров. 64 бита для всех. http://www.computerra.ru/237938/

6.

Стивен Уоррен. Причины медленного развития64-битной вычислительной техники. http://www.winblog.ru/news/1147765028-15020804.html

7.

ScottLowe. Прощай,32-разрядная Windows? Илинет?.. http://www.winblog.ru/news/1147765018-news12020804.html

еще рефераты

Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Основные и периферийные устройства компьютера

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Архитектура персонального компьютера

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Понятие системного и служебного (сервисного) программного обеспечения. Гибкие мониторы

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

Материнская плата

29 Августа 2013