為什麼沒有128位甚至更多位的處理器呢?用不著?還是做不出來?

時間 2021-05-11 23:53:16

1樓:Xiao Dong

64位夠用了。128位位址用不上,如果還不太清楚,可以看一下128位位址的ipv6普及情況,如果ipv6設計成64位位址,普及程度要比現在好得多。

2樓:炸彈團

一般對處理器位寬有至少有4種定義方式,

虛擬記憶體中定址空間的位寬

暫存器中,單個運算元的位寬

單個暫存器的整體位寬(有可能包含多個運算元)

超長指令字的整體位寬

所以,當我們問,這個處理器是多少位的時候,是要分物件的。即被你問的「硬體」是什麼硬體:

對一般的CPU來說,「位寬」一般指得是「虛擬記憶體中定址空間的位寬」

對向量處理器(SIMD),「位寬」一般指得是「單個暫存器的整體位寬(有可能包含多個運算元)」

對VLIW的超長指令字處理器,「位寬」一般指得是「超長指令字的整體位寬」

對於處理器內的單獨乙個加法器、乘法器等單元模組,「位寬」一般指得是「暫存器中,單個運算元的位寬」

我認為指的是「單個暫存器的位寬(有可能包含多個運算元)」,因為,已現2023年的人類科技,只有「存放向量運算元的暫存器,即單個暫存器的整體位寬」和「超長指令字的整體位寬,即VLIW」這兩種位寬維度,才可能達到128位。其他維度的位寬不會超過64位。一般來說,單個暫存器的整體位寬(有可能包含多個運算元)的向量寬度不會低於128位(比如ARM中的Neon),而VLIW的超長指令字位寬不會低於256位。

如果題主問的是「PS2和NGC這些遊戲機為什麼都是128位的,但是後續的遊戲機以及PC這麼多年為什麼沒有更高位寬的處理器?」,我那很明顯,樓主問的是第一種,即SIMD的位寬。

因為第六代遊戲主機中的XX位處理器,指的就是SIMD位寬(向量處理器位寬)。

要知道,nVIDIA GPU,作為全球最先進的「多核心且細粒度多執行緒向量處理器」,在10年前,其單條指令內運算元的向量寬度就已經達到1024位了。可以這麼說,

一般來說,NV GPU,每一條指令,會至少同時處理32個片段(或32個頂點)內的同一維度的32bit運算元。在CUDA中,這個概念被包裝成「warp」。在圖形學中,管這個叫「Vertical Mode」。

我估計這幾年,隨著渲染緩衝區解析度更多的提公升,以及隨著對「基於後處理技術的全域性光照明特效」更高的算力需求,一條指令同時處理8x8(64個片段)或16x16(256個片段),也是很正常的事情。

如果按照8x8計算,那現在的GPU妥妥的就是個「2048位的多執行緒向量處理器」,而且隨著向量計算,將成為下一代計算場景中的核心需求,我相信這個位數還會更加加寬。

當然,也許有網友問,記憶體頻寬夠寬麼?呵呵,Cache是幹嘛用的?另外,SOC(System-on-chip)知道吧,那MOC(Memory-on-Chip)是不是也要了解一下?

要知道,即便在20年前,即便用eDRAM方式實現MOC,也可以至少可以提供50x於當時頂級記憶體傳輸速率的頻寬。更別說這幾年的工藝和封裝的進步發展了。尤其是考慮到在1.

8nm之後,半導體3D工藝或3D封裝技術的興起。

目前已知的,硬體可以開發的並行,包括三方面:

ILP 指令級並行(亂序執行技術,開發的就是ILP)

DLP 資料級並行(向量處理器架構、或向量加速擴充套件指令,開發就是DLP)

TLP 執行緒級並行(超執行緒、多核心技術,開發的就是TLP)

而向量計算,從誕生的第一天起,就是為DLP和TLP而生的。如果應用場景可以支撐,那10年後,DLP哪怕做到「65536位處理器」的向量寬度,我也毫不驚異。

答案很簡單,記憶體容量接近18EB(=18,446 TB = 18,446,744 GB)的時候,就會出現128位單運算元的處理器。

如果你問是哪一年?

如果按照後摩爾定律時代,每2.5年電晶體數量翻一番來計算(目前TSMC的工藝進步速度就是這速度),我保證在做各位,都看不到18EB記憶體的那一天,即需要80年(2023年),傳統嵌入式裝置、手持裝置、或PC機(如果到時候電腦還是這三種形態的話)才能達到18EB的記憶體空間。

3樓:Xinkan

第一,128位的處理器目前用不著

第二,做得出來無法量產

第三,未來一定會有128位處理器的需求,但是99%的可能性電腦結構體系改革,不再是馮諾依曼結構體,而是另外的結構體。

4樓:

因為大部分計算雙精度浮點夠用,剩下的一些科學計算雙精度不太夠但是湊合能用。不過將來如果硬體128位浮點數能很便宜的做出來,用處還是很多的。

舉兩個例子,比如算svd的時候小奇異值在目前的雙精度浮點下時常有問題,即使用jacobi svd之類穩定性更好的演算法。另外比如用pseudospectral法時候遇到kk exp(-ikr)這種就很容易丟失精度。長遠看有硬體128位浮點的話還是很有好處。

當然這裡說的128位是硬體浮點數字寬,和其他答案說的128位指標,128位暫存器不完全是一回事。

5樓:Andy Denker

啥叫128位啊,基本上有三個標準:資料匯流排,位址匯流排,通用暫存器

人類的資料需求是無限的,所以資料處理能力會按照技術能力,幾何級數增加。理論上的定址能力也會同樣增加,但記憶體實際需求確是有限的,不會無限增長。

所以早期資料是位數的瓶頸,現在呢,是位址需求沒那麼多,位址是瓶頸

早期cpu是積體電路整合度不夠,因此內部資料處理能力不強,記憶體數目卻可以根據實際需求設定,基本不受制約,位址匯流排常常比資料匯流排多。比如2023年左右的處理器,常見8條資料線,16條位址線; 16條資料線,20條位址線之類的情況。那時候,資料線和通用暫存器是cpu的瓶頸。

誰少以誰為準,所以大家就以通用暫存器和資料匯流排數目為準評判cpu啦。

現在技術沒啥障礙啦,cpu處理128位甚至更多資料都可以很容易實現啊,但是記憶體並不需要幾何級數增長啊,64位百年內恐怕也用不到。很多處理器有了128條資料匯流排,但位址匯流排遠不到64條。未來cpu資料匯流排可以隨著技術進步不斷增加,但位址匯流排很多年不會超過64條啊。

這就是現在常見的64位處理器的情況啊,資料匯流排128條,但位址匯流排不超過64條,也就是滿足現在的需求的程度,就是40多條;內部的暫存器有64/128/256位。

以後肯定還會有更多的256條資料匯流排甚至512條資料匯流排的處理器出現。但是,位址匯流排,肯定還是不會超過64條。至於通用暫存器,如果位址匯流排不超過64條,那麼,內部起碼要保留相當一部分64位暫存器用於定址。

那麼我們仍然會看到64/128/256/512不同暫存器並存的處理器。這個算多少位的呢?

按照現在認識,這些也只能算64位的處理器。

6樓:李思凡 Lzeaf

上面的答案都有道理,但科技會一直發展的,64bit 不見得一直夠用。很可能幾十年後128bit的處理器就成為主流了。。。

7樓:keith keith

用不上,或者說買的人太少,導致成本高。如果所有的pc需要128位分分鐘就造出來了。

開玩笑地說,40排的算盤就差不多等於128位的處理器。要是需要,宋朝就有了。主要還是在通用的運算領域不需要。在很多專用領域應該有很多128位,256位的運算器。

8樓:葛大爺

只是目前還不需要那麼大的定址空間罷了,64位的位址空間目前還看不出來不夠使用的跡象。也許未來我們會需要128位的處理器。

9樓:蕭井陌

用不著,位而已,你喜歡造多少都行啊,匯流排加寬就好了

怎麼會造不出來呢,13年前的ps2就是128位的

是真用不著,又不是位高就快,位是寬度不是速度

10樓:

更新之前一直沒回來看這個問題,才發現已經被踩到很下面了,上面 @Ricky Li 的答案反對我,我以為有什麼高見,結果說了一句

十年之內不會有128位通用處理器的需求

呵呵,這說明根本就沒有理解我的意思嘛

我反對的是什麼?是根本就不需要128位處理器這樣的觀點

我從來沒有說現在就需要128位,我也同意現在不應該上128位的處理器,這在我的原答案中都有提到,我的觀點是,也許10年,也許20年,甚至100年,但終究會需要128位處理器的,除非計算機體系結構有重大變化

另外,我什麼時候說處理器的應用與變革是靠想象力驅動的了?我的意思是市場終會有這個需求,雖然現在沒有,但至少不要一口咬定未來一定沒需求啊,然後在別人口中就變成靠想象力驅動了,佩服理解力,呵呵

原文目前排名第一的答案我不是特別認同,尤其下面這段:

18.45 EB 也就是大約18200000 TB,如果說這個不夠用,那你需要的不是人類目前的矽晶元計算機,你需要求助於E.T.。

這和比爾蓋茨當年的電腦只需要640K記憶體的觀點簡直異曲同工啊,這和手握1.44M軟盤的時代無法想像1T硬碟的存在簡直一模一樣啊

通篇很多觀點如果把64換成32,把128換成64,那麼在若干年前看也會感覺很有道理的,但是現在64位的普及大家也是可以看得到的

我覺得沒有128位的原因主要是目前64位還足夠使用,128位反倒增加了很多不必要的消耗以及成本,才暫時不需要 (那篇文章中說128位會導致很多消耗和成本增加,我是完全同意的,但64位對32位同樣也有成本增加,卻沒有阻止64位的普及,因為利大於弊)

但這不代表未來不需要128位,再過若干年,如果計算機體系結構沒有特別重大的變化,128位的需求簡直是一定的

不要被現狀束縛了你的想象

有沒有可能出現128位的作業系統

來自 電腦是玩具 128位的系統暫時沒有出現的必要,位數和運算速度沒什麼關係,但是高的位數能夠定址到更多的記憶體空間,也就是使用更多的記憶體,處理更為龐大的資訊量,表達出更豐富的內容,位數的遞增不是翻倍這麼簡單,實際上多少位就是2的多少次方,因此8位到16位,變化是可以表達的數量從256增加到655...

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