Przesiadamy się?

Czy rok 2006 upłynie pod znakiem systemów 64-bitowych? Próbujemy znaleźć odpowiedź na pytanie, porównując możliwości 32- i 64-bitowych procesorów i oprogramowania

Pierwsze 64-bitowe procesory do komputerów domowych pojawiły się w sprzedaży w 2003 roku w momencie premiery Athlona 64. Jeśli jednak ktoś już wtedy spodziewał się nagłej rewolucji i przesiadki na 64-bitowe platformy, to się grubo pomylił. Obserwując to, co się dzieje na rynku procesorów, dopero teraz odnoszę wrażenie, że 64-bitowa rewolucja właśnie się dokonuje i duża liczba użytkowników zmienia stare platformy na nowe. Nie wszyscy wiedzą jeszcze, że przesiadając się na 64-bitową platformę, mogą dużo zyskać na wydajności peceta, ale też i stracić na jego funkcjonalności. Co zatem będzie nam potrzebne, aby nasz komputer stał się 64-bitową, a zarazem wydajną maszyną?

Po pierwsze, musimy kupić 64-bitowy procesor. Nie będzie z tym problemu, ponieważ wybór mamy dość szeroki. Serię takich układów zapoczątkowały Athlony 64, po nich przyszła kolej na Pentium 4 z rodziny 600, a ostatnio dołączyły do nich tanie 64-bitowe odmiany Sempronów i Celeronów D. Sprzęt to nie wszystko – oprócz procesora musimy mieć też 64-bitowy system operacyjny i aplikacje zoptymalizowane do działania w takim środowisku.

Plusy i minusy 64 bitów

Zalety technologii 64-bitowej można by wymieniać długo, zagłębiając się coraz bardziej w tajniki technicznej budowy mikroprocesorów i ich programowania. Postaram się skupić tylko na najważniejszych aspektach. Dzięki dwukrotnie szerszej szynie adresowej mamy możliwość adresowania znacznie większej ilości pamięci bez stosowania specjalnych metod adresacji offsetowej (segmentacji). Dotychczas mogliśmy zaadresować 2

32

komórek pamięci, czyli 4 GB. Teraz, mając do dyspozycji 64-bitowe adresowanie, dostępnych jest 2

64

komórek, co daje nam obszar 16 EB (eksabajtów). Wielkość ta wydaje się niewyobrażalnie duża, jednak jak uczy historia, w informatyce takie określenie bywa często zgubne. Podobnie mówiło się o 1 MB przestrzeni adresowej pierwszych komputerów PC, a obecne 4 GB dla 32-bitowych procesorów w niektórych zastosowaniach są już poważną barierą.

Równie istotną, jeśli nie najważniejszą zaletą, jest zwiększenie szerokości szyny danych i długości rejestrów. Wiąże się z tym zmiana podstawowych typów danych przy obliczeniach 64-bitowych, które teraz zapewniają dużo większą ich precyzję. Otwiera to nowe możliwości przed programistami aplikacji profesjonalnych (programów inżynierskich, CAD/CAM, matematycznych) czy twórcami gier komputerowych. Zwiększona precyzja obliczeń zapewni większą dokładność odwzorowania detali przy wizualizacji w grach komputerowych bez dodatkowych nakładów obliczeniowych, powodujących spadek wydajności.

Małym minusem 64-bitowej technologii są dłuższe zmienne podstawowych typów, gdyż będą one zajmowały więcej miejsca w pamięci. O ile w wypadku obecnej pamięci operacyjnej nie ma to tak istotnego wpływu, o tyle jeśli chodzi o pamięć cache L2 procesora, jest to istotne. Między innymi dlatego układy Intel Pentium 4 z serii 600 wyposażone zostały w pamięć podręczną 2048 KB.

Zalety i wady 64-bitowych platform
większa precyzja wykonywania kalkulacji bez dodatkowych nakładów obliczeniowych
większa wydajność
ogromna przestrzeń adresowa pamięci – aż 16 EB (eksabajtów)
kompatybilność z większością 32-bitowych aplikacji
wymagana optymalizacja kodu
wciąż mała liczba sterowników dla systemu Windows XP Professional x64 Edition
mniej ekonomiczne wykorzystanie pamięci cache w przypadku krótkich typów zmiennych
brak 64-bitowej wersji systemu Windows XP Home Edition
brak polskiej wersji Windows XP Professional x64 Edition

System operacyjny to podstawa

Bez 64-bitowego systemu operacyjnego możemy zapomnieć o wszelkich zaletach, jakie niesie ze sobą 64-bitowa technologia. Niemal od początków istnienia 64-bitowych CPU z rodziny x86, czyli od premiery procesorów AMD Opteron i Athlon 64, pojawiały się dystrybucje Linuksa z odpowiednio zmodyfikowanym jądrem, zapewniającym wykorzystanie możliwości takich CPU. W kropce pozostali ci użytkownicy, którzy z różnych powodów nie chcieli lub nie mogli korzystać z 64-bitowego Linuksa. Większość w końcu doczekała się odpowiednio przystosowanego systemu Windows. Niestety, firma Microsoft kazała nam czekać na 64-bitowy OS dość długo, bo aż dwa lata. W tym roku nareszczie światło dzienne ujrzały Windows XP Professional x64 Edition i Windows Server 2003 x64 Edition.

Pierwszy z nich zbudowano na bazie dobrze już znanego i rozpowszechnionego Windows XP. Pod względem wizualnym i oferowanej funkcjonalności oraz wbudowanych aplikacji system się nie zmienił – gruntownej przebudowie uległo jedynie jego wnętrze. Zmieniono całe jądro systemu na 64-bitowe. Zmodyfikowano także sterowniki, które uruchamiane są w trybie jądra i z tego powodu wymagają, aby były napisane w 64-bitowym kodzie. To właśnie jedna z głównych bolączek, jakie napotkamy na swojej drodze – ale o tym za chwilę.

Aby nie pozbawić użytkowników możliwości korzystania z bogatej gamy 32-bitowych aplikacji, opracowano specjalny emulator WoW64 (Windows on Windows), zapewniający odpowiednią translację rozkazów z jednej strony i zasobów z drugiej. Dzięki temu zdecydowana większość programów będzie działała tak jak na 32-bitowym systemie. Niestety, występują też problemy dotyczące oprogramowania, które jest rozszerzeniem powłoki, odwołuje się bezpośrednio do jądra systemu lub systemu plików albo do konkretnych sterowników. Może ono napotkać na problemy w swoim działaniu lub w ogóle nie będzie w stanie stabilnie funkcjonować.

Polowanie na sterowniki

Podstawową bolączką użytkowników nowych Windows będą nie starsze aplikacje, gdyż z tymi poradzi sobie emulator WoW64, lecz problem ze sterownikami sprzętowymi. Każdy driver musi zostać przepisany przez programistów i skompilowany pod nowe 64-bitowe jądro Windows. To wymaga od producentów nieco pracy, a przede wszystkim czasu. O ile obecny na rynku sprzęt w coraz większej liczbie ma mniej lub bardziej dopracowane sterowniki, o tyle właściciele urządzeń wycofanych z produkcji są w zdecydowanie gorszej sytuacji. Producentom nie zawsze zależy na tworzeniu sterowników, gdyż niekompatybilność starych, często ciągle jeszcze sprawnych i funkcjonalnych produktów zmusi wielu użytkowników do zakupu nowych modeli, zaopatrzonych w wymagane sterowniki. Warto się zapoznać z problemami, jakie na swojej drodze napotkali inni użytkownicy. W Internecie znajdziemy wiele stron poradnikowych z listami urządzeń i oprogramowania, które stwarzają problemy (patrz: „$(LC159000:Problemy ze sprzętem i aplikacjami w 64-bitowych Windows)$”).

Jednak nie tylko zła wola producentów, ale i niekompatybilność może stać się przyczyną, że urządzenie nie doczeka się stabilnych wersji sterowników. Bardzo ważną rolę odgrywa tu certyfikacja WHQL, prowadzona przez laboratoria Microsoftu. Kompleksowe badania zapewniają, że to, co trafi w nasze ręce, pozbawione będzie problemów i zapewni naszemu systemowi stabilną pracę. Dlatego przed przesiadką na 64-bitowy Windows obowiązkowo odwiedźmy stronę WWW z listą kompatybilności sprzętu (patrz: ramka „Więcej informacji”). Warto też zajrzeć na stronę producentów poszczególnych komponentów, by zobaczyć, w jakim stadium znajdują się prace nad sterownikami dla poszczególnych produktów. Jeśli się okaże, że niektóre z nich są niedostępne, sami musimy podjąć decyzję – zmieniamy podzespoły na nowe albo wstrzymujemy się z przesiadką.