¿La informática de 128 bits se convertirá alguna vez en la corriente principal?

Recuerda que este crecimiento no es lineal. Hay un abismo VAST entre 64 bit y 128 bit. Hasta ahora, solo hay unas pocas aplicaciones muy especializadas que incluso se acercan al uso de todo el espacio direccionable que ofrece 64 bits. Normalmente, el impulso de saltar a una nueva generación solo vale la pena seguir una vez que ya tiene que usar soluciones complejas para que sus cosas funcionen en la generación actual. 64 bits todavía tiene mucho espacio para que crezcan las aplicaciones. Diablos, la mayoría de la gente todavía está ejecutando versiones de 32 bits de aplicaciones populares como Office, por lo que el impulso realmente no está allí.
En la práctica, tenemos que preguntarnos si es más probable que saltemos a 128 bits, o a algo completamente nuevo, como la computación cuántica.

Hay muchas definiciones de lo que significa tener una computadora de n bits. Una definición que me gusta usar es esta: “una computadora es n-bit si los números de n-bit son los más grandes con los que puede trabajar naturalmente, y sin o con una desaceleración mínima en comparación con el uso de tipos más pequeños”.

Esta es una definición bastante detallada, pero práctica desde mi experiencia. Por ejemplo, muchos microcontroladores de 8 bits tienen la opción de realizar operaciones en números de 16 bits mediante emparejamiento de registros. Sin embargo, a menudo hay un costo de rendimiento enorme, y los pares de registro de ese tamaño son muy limitados. Así que todavía los llamamos microcontroladores de 8 bits. Lo mismo es cierto para los controladores de 16 bits con pares de registro de 32 bits.

Esto no significa que la CPU solo pueda direccionar 2 ^ n palabras de memoria. Con paginación y otros trucos inteligentes, es posible que una CPU direccione la memoria más allá de 2 ^ n palabras. Por ejemplo, la Extensión de dirección física permite que las CPU x86 de 32 bits aborden hasta 64 GB de RAM (36 bits). Tener un modelo de memoria plana tiene sus ventajas, pero no es absolutamente necesario.

Dado que otras respuestas han discutido en detalle por qué podemos o no necesitar más de 64 bits de direccionamiento, me centraré en si necesitamos CPU que puedan funcionar con números de 128 bits de manera eficiente.

¿Mi opinión? No en realidad no. Y a diferencia de los requisitos de direccionamiento de memoria que sabemos que aumentarán con el tiempo, el tamaño de los números con los que debemos trabajar de manera eficiente es relativamente independiente de nuestras computadoras. No poder trabajar con números superiores a 255 de manera eficiente era tanto un problema en aquel entonces como lo sería ahora.

8 bits: hasta 255 (sin firmar). Esto claramente no es suficiente. La tabla de empleados de una empresa más grande puede necesitar más que esta cantidad de entradas. Incluso puede tener más de estos dispositivos USB conectados a una computadora en algunos casos extremos.

16 bits: hasta 65536 (sin firmar). Mucho mejor, pero aún no lo suficiente. Por ejemplo, si tiene una escuela con 1000 estudiantes y desea sumar todos sus puntajes (hasta 100) para calcular un promedio, eso se desbordará. También hay más de esta cantidad de píxeles en una pantalla con resolución razonable. Tampoco sería suficiente para almacenar poblaciones de ciudades más grandes, o el número de estrellas que conocemos.

32 bits: hasta aproximadamente 4 mil millones (sin firmar). Ahora hay muy pocas cosas que no se pueden representar. La población del mundo supera esto. Google recibe sobre esta cantidad de solicitudes de búsqueda por día. Puede haber tantos mosquitos en un país. Hay más que este número de transistores en los últimos circuitos integrados. Probablemente superaremos este número pronto en número de dispositivos conectados a Internet.

64 bits: hasta aproximadamente 2 × 10 ^ 19. Hay más átomos en el universo que esto … y eso es todo. Realmente no puedo pensar en ningún otro ejemplo.

128 bits: hasta aproximadamente 3,4 × 10 ^ 38. Bueno, todavía hay más átomos en el universo que esto.

Es por eso que no creo que necesitemos computadoras que funcionen con números de 128 bits de manera eficiente. Hay muy pocas cosas para las que 64 bits no es suficiente, y 128 bits sí lo son. La mayoría de las cosas son lo suficientemente pequeñas como para caber en 64 bits, o también serían demasiado grandes para 128 bits.

También tenga en cuenta que las CPU con cualquier ancho de registro pueden funcionar con números arbitrariamente grandes, hasta el límite de la cantidad de memoria que tiene. Simplemente no pueden trabajar de manera muy eficiente con ellos.

De acuerdo con los puntos de John Vriezen. Si bien el espacio de direcciones de memoria puede no crecer hasta tal punto que requiera más de 64 bits (al menos no para computación de propósito general y no en el futuro previsible), ese no es el único uso de los anchos de bits en una computadora.

Además de un medio para abordar puntos de datos únicos, el ancho de bits también se utilizaría para conjuntos de instrucciones. Y como la “ley” de Moore todavía está vigente (según su intención original en lugar de la falsa correlación de más rápido y más pequeño como la mayoría lo entiende) de modo que más componentes encajen en espacios más pequeños en el transcurso de los avances tecnológicos, hay uno de dos cosas que ocurrirán (no exclusivas):

1. Las computadoras se volverán cada vez más pequeñas, sin aumentar mucho la potencia.
2. Las computadoras “harán” más, al incorporar elementos que solían requerir varias instrucciones (o incluso varias unidades informáticas discretas y especializadas) en instrucciones únicas. Piense algo así como una construcción de programación de nivel superior implementada en hardware, tome algo como un bucle for como ejemplo, no requeriría mucho implementar la prueba e incrementos directamente en el hardware.

Ese segundo punto necesitaría nuevos códigos de instrucciones, que a su vez requerirían mayores anchos de bits. Por supuesto, cuánto más es discutible, especialmente porque los bits adicionales son un aumento exponencial en los posibles valores de código. Supongo que para llegar a 128, necesitaría una gran cantidad de tales, pero ya podemos ver algunos indicios sobre esta tendencia (por ejemplo, procesamiento de gráficos en chip, SSE, etc.). Soy escéptico si tales computadoras de 128 bits serían necesarias en mi vida, pero definitivamente no soy presciente.

Debido a que su pregunta es imprecisa, voy a responder de esta manera: la informática de 128 bits ya es la corriente principal. Incluso 256 bits.

Ahora, déjame explicarte. Popular cree que la cantidad de bits que el procesador puede manejar en el cálculo es la misma cantidad de bits que el procesador puede manejar atómicamente mediante una sola instrucción para un número; por número entendemos un operando en el cálculo o una dirección. Esta creencia es, sin embargo, falsa .

Existen tecnologías, como VLIW o SIMD, donde la lógica interna puede estar cargada en un ciclo con instrucciones de 128 bits a 512 bits. No conozco todos los detalles de estos diseños complejos, sin embargo, el truco es que tal instrucción le dice al procesador que ejecute múltiples cálculos al mismo tiempo. Esto es lo que hacen las GPU y esto es lo que hacen algunos DSP. En realidad, gracias a esta tecnología, hoy podemos usar teléfonos 4G, ya que estos DSP pueden procesar en paralelo una gran cantidad de información (multiplíquela por varios núcleos).

Entonces, lo que está preguntando es, creo, pregunta si alguna vez necesitamos CPU que manejen 128 bits o más en operandos o direcciones. Probablemente, algún día … sí. Pero, hay algunas cosas para considerar aquí. 128 bits pueden contener números extremadamente grandes (3.4028237e + 38). El uso de operandos y direcciones tan largos significa que todos los programas necesitan crecer dos veces para mantener todas estas demandas de almacenamiento de tales números; ¿estamos listos para eso? (Sí, sí … Sé que hay técnicas de optimización como el direccionamiento relativo con números más cortos, etc.)

En resumen, creo que es bueno saber cómo se usa “bit” dentro de los núcleos del procesador (diferentes tipos).

Editar: después de un comentario de Thomas Sattolo , actualicé un poco la respuesta para mencionar tanto VLIW como SIMD (con enlaces a Wikipedia), ya que VLIW es de alguna manera un superconjunto de SIMD. Sin embargo, la respuesta no se trata de “computadoras convencionales”, sino de usos bastante amplios de CPU, GPU y DSP.

Creo que sería útil mirar un poco de historia.

Es un poco difícil saber a qué nos referimos con un chip de “16 bits” o “32 bits” o “64 bits”, ya que hay varias formas diferentes de contar, pero creo que lo siguiente es razonablemente consistente definiciones [Y, en cualquier caso, lo que importa es el patrón, no el detalle de los puntos].

• La informática de 16 bits se convirtió en la “corriente principal temprana” aproximadamente en 1978, con la introducción del 8086
• La informática de 32 bits se convirtió en la “corriente principal temprana” alrededor de 1985, con la introducción de la arquitectura Intel 386.
• La informática de 64 bits se convirtió en la “corriente principal temprana” aproximadamente en 2003, con la introducción de registros de 64 bits en el AMD Opteron, y fue seguida por la x86–64 establecida en el Pentium 4 en 2004.

Entonces, mientras que la transición de 16 bits a 32 bits solo tomó alrededor de una década, la transición de 32 bits a 64 bits tardó un poco menos de 20 años.

Sobre esa base, deberíamos esperar ver chips “convencionales” con 128 bits en 2020.

Obviamente, habrá un LARGO período en el que 64- (y menos) chips continúan vendiéndose en grandes cantidades, porque son más baratos y usan menos energía, por lo que se prestan para muchos más usos).

Pero 128 bits se convertirá en la corriente principal …

Bueno, 128 bits depende de si quiere decir direccionabilidad (tenemos que pensar en servidores de archivos exabyte y exaword (uno es aceptado, el otro todavía no se considera una palabra), eso calificaría como nube) y el procesamiento de ALU (generalmente punto flotante, equivalentes IEEE 754 cuando comienzan a pensar más allá de 80 bits, lo que creo que son). El problema con esto es la otra ley de Amdahl. Obtiene bases de datos lo suficientemente grandes que simplemente tardan demasiado en ser útiles para leer en su totalidad.

El problema hasta ahora es que la mayoría de sus colaboradores no están haciendo punto flotante de servicio pesado. Cuando tiene una derivada baja, la convergencia es lenta. Te encuentras con problemas como cancelar muchos dígitos y tener solo 1–2 dígitos decimales de significado numérico. Además, el problema del desbordamiento está aumentando más allá de los 32 bits y, por lo tanto, de 64 bits. Así que creo que esto es simplemente un argumento por suficiente tiempo. ¿Nunca has oído hablar de pivote parcial?

128 bits está en uso ahora pero con una severa penalización de rendimiento.

Bill Gates dijo que 512 KB sería suficiente para cualquiera a mediados de los 80. A fines de los 80, codificamos 16 bits con esos extraños desplazamientos de página para permitir que las páginas de 64 KB funcionen dentro de un espacio de 512 KB / 640 KB.

16 bits se convirtió en 32 bits, pero las limitaciones son obvias. 4 GB de RAM y 4 mil millones de direcciones IP son el legado de la era de 32 bits. Algunos dicen que nunca debería haber sucedido, ya que lógicamente el cambio de 16 bits debería haber sido a 64 bits.

En primer lugar, incluso las computadoras de 8 bits funcionaban cómodamente con números de 16 bits y podían hacer números de 32 bits con un ingenioso giro, y las computadoras de 32 bits funcionan con números de 64 bits y números de 128 bits. Son solo 8 bytes después de todo. IPv6 es de 128 bits, por ejemplo, y mi antiguo servidor Linux funciona muy bien con él. Las computadoras de 8 bits podrían usar Internet. Honestamente. Y eso requiere un pensamiento de 32 bits. Commodore 64 en línea? Si. Por lo tanto, debe cambiar un poco su pensamiento y decir por qué necesito N bits para algo, y todo se reduce al espacio de direcciones.

64 bits representan un “ancho” masivo, masivo de direccionamiento. Pasar a 128 bits posiblemente sería tan estúpido como poner un tanque de gasolina de 400 galones en un automóvil familiar. “¡Hola Herm, podemos conducir hasta 2025 sin llenarnos!” Pero te has perdido el punto de eficiencia y funcionalidad. Una computadora de 64 bits solo tiene que poder “ver” en ese ancho de bits. Internamente puede tener registros de 128 bits, de la misma manera que los procesadores de 8 bits podrían agregar 99 y 99 y obtener 198 como respuesta.

Pero … podría estar haciendo un Sr. Gates, así que pregúntame de nuevo en 20 años. 🙂

¡Cuando comenzamos a tener 4Petabytes de RAM instalados en nuestras computadoras!

Esencialmente, 64 bits significa la cantidad de bits que puede usar para guardar un bit de datos. Si usa un bit, puede almacenar 2 ubicaciones, dos bits, 4 ubicaciones, tres bits, 8 ubicaciones … 16 bits, 2 ^ 16 bits … 64 bits, 2 ^ 64 == 18,000,000,000,000,000,000 o, 18Quillillion !!

Simple no?

Actualmente, la mayoría de los servidores finales tienen 256 GB de RAM. Significativo, pero un mero pinchazo en el 18 Quintillion! ¡Ni siquiera 0.1%!

Dicho esto, las supercomputadoras a menudo han liderado el camino hacia mejores computadoras “normales”. En los viejos tiempos, 2 GB de RAM habría sido un sueño hecho realidad para un investigador de supercomputadoras. En estos días, ¡la mayoría de los teléfonos tienen las mismas RAM!

Por lo tanto, es seguro asumir que al menos en un futuro muy cercano, ¡no es necesario que surja una arquitectura de 128 bits! Sin embargo, si suceden, pensaría en Intel creando una nueva línea de procesadores capaces de ejecutar una arquitectura de 128 bits, una renovación completa del bus (transferencia de material para datos dentro de una computadora) y acceso a la memoria primaria.

Gracias por A2A.

En los días de 8 bits, la gente se habría reído de la idea de las CPU de 32 bits. Si bien 64kB era un poco paralizante, la tecnología simplemente no existía para crear una CPU de 32 bits que cabría en una caja de escritorio.

Ahora que nos estamos moviendo a CPU de 64 bits y múltiples núcleos, puede parecer una vez más ridículo que haya una CPU de grado de consumidor de 128 bits o 512 bits.

En otra parte, en otra respuesta, hice cálculos masivos sobre el uso de métodos modernos de grabado para reproducir núcleos Z80 u 8086 para el procesamiento en paralelo (a las velocidades de reloj actuales), ya que cada núcleo (o pequeño grupo de núcleos) podría dedicarse a manejar un color en un Video en directo. El recuento de transistores era astronómico, la memoria potencialmente direccionable no era fabricable y la CPU terminaría siendo aproximadamente un pie cuadrado con una latencia absolutamente terrible.

A medida que avanzamos hacia los procesadores de 64 bits, el paralelo y multinúcleo es realmente nuestra única opción, ya que es casi imposible grabar algo mucho más pequeño de lo que ya hemos logrado.

Si la informática de 128 bits o superior se convirtiera en la corriente principal, creo que tendría que volver a la estructura de estilo mainframe utilizando muchas CPU de varios núcleos, tal como lo hacen las supercomputadoras megalíticas de hoy.

Los cables de red tendrían un grosor de pulgadas y todos enviarían sus máquinas a Niagra Falls para mantener una refrigeración adecuada.

Ya lo es! Ya hay CPU de 128 bits en mainframes oscuros (explicados en otras respuestas), pero quiero discutir algo más relevante: enteros de 128 bits.

Su computadora ya tiene enteros de 128 bits. Si es un poco más nuevo, ¡también puede tener enteros de 256 o 512 bits! Y lo bueno es que ha existido desde finales de los 90.

Conozca las Extensiones Streaming SIMD, un conjunto de instrucciones de procesador que funcionan con números de 128 bits. Estos han existido desde el Pentium III.

Conoce Advanced Vector Extensions, un conjunto de instrucciones que funcionan en enteros de 256 y 512 bits. Estos han existido por un poco menos de tiempo que las Extensiones Streaming SIMD, pero un gran porcentaje de procesadores en uso hoy en día los admiten.

Pregunta difícil, que se relaciona con cuánto tiempo durará la ley de Moore.

La ley de Moore establece que los tamaños de un chip de computadora crecen exponencialmente en el tiempo. Dependiendo del tipo de chip, se trata de duplicar la capacidad en 18 meses.

La memoria típica en una computadora de 8 bits era de 64 kb, y necesitaba 16 bits de dirección.

La memoria típica en una computadora de 16 bits era de 512 kb, y necesitaba 24 bits de dirección.

La memoria típica en una computadora de 32 bits es de 4 Gb y necesita 32 bits de dirección.

Entonces vemos que cada generación necesitaba alrededor de 8 bits de dirección adicionales. Siguiendo la ley de Moore, deberíamos tener 12 años entre una generación así.

Para que una computadora de 64 bits se sature podemos esperar 4 generaciones más. Eso debería ser 48 años después del inicio de la informática de 64 bits, que sucedió en la última década para las PC convencionales.

Entonces, ¿se mantendrá la ley de Moore por otros 48 años? Es dudoso que la industria de los chips pueda mantenerse al día con esta velocidad de mejora. Los límites de la física entran en juego. Tenga en cuenta que estos problemas con la ley de Moore ya se expresaron durante su concepción en 1965, hace más de 48 años …

Entonces sí, puede suceder, pero no antes de retirarme …

Algún día la informática de 128 bits se convertirá en la corriente principal.

No tengo evidencia para respaldar esto, pero sucederá a través de la difusión de la tecnología de la misma manera que sucedió con todas las demás tecnologías.

Al principio, la informática de 128 bits será utilizada por usuarios de alto nivel (militares y de investigación). La tecnología para la informática de 128 bits seguirá mejorando y, para reducir los costos de producción, comenzará a fabricarse en masa. Esto requeriría que se “vendiera” a los consumidores cotidianos, ya sea que lo necesiten o no para compensar los costos fijos.

Pero antes de que la computación de 128 bits se generalice, creo que las aplicaciones robóticas serán las primeras en adoptar la computación de 128 bits como corriente principal y los consumidores experimentarán la computación de 128 bits a través de la robótica. Es decir que la informática de 128 bits probablemente encuentre su lugar en el desarrollo de sistemas de IA y robots para consumo humano.

Creo que para que un robot pequeño (que no es del tamaño de una habitación o un elefante) imite un cerebro humano requeriría algo más poderoso que la computación de 64 bits, y la computación de 128 bits es el paso correcto.

Es difícil imaginar que las computadoras convencionales necesiten un direccionamiento de 128 bits. Recuerdo que cuando salió ZFS (sistema de archivos de 128 bits) había una idea entretenida de que crear un almacenamiento de ese tamaño requeriría más energía que la que se necesitaría para hervir todos los océanos de la Tierra:

ZFS: hierve el océano, consume la luna

Ahora eso puede o no ser literalmente cierto, pero es indicativo de cuán grande es en realidad 128 bits. Está más allá de la imaginación.

Por lo tanto, es probable que nunca necesitemos procesadores de 128 bits para las computadoras convencionales, pero si hay un beneficio en hacerlos y proclamar con orgullo que los procesadores de 64 bits son obsoletos, es muy posible que se creen.

Aquí hay una lección rápida sobre números que pueden ser sorprendentes, pero que deberían ser memorables.

Supongamos que tengo un procesador de 32 bits y lo lleno con memoria por $ 100. (

Luego, tengo un procesador de 33 bits (agregue 1 bit al espacio de direcciones). ¿Cuánto costará llenar este? $ 200.

34 bit == $ 400

35 bit == $ 800

36 bit == $ 1600

37 bit == $ 3200

…

60 bit == $ 26,843,545,600

61 bit == $ 53,687,091,200

62 bit == $ 107,374,182,400

63 bit == $ 214,748,364,800

64 bit == $ 429,496,729,600

Entonces, por el bajo precio de $ 429 billones (más cambio), puedo maximizar un procesador de 64 bits.

¿Qué tal un procesador de 65 bits?

65 == $ 858,993,459,200

Agregue un poco, duplique la memoria.

Teniendo en cuenta todos los trucos viles y errores a lo largo de los años para admitir más espacio de direcciones (no necesariamente más memoria), preferiría ir a un espacio de direcciones de 256 bits y terminar con eso. Con 256 bits, podría tener un modelo de memoria plana de clúster ancho. Una “tabla realmente grande” global.

Si suponemos que vinculamos esto al tamaño de punto flotante, esto permite un punto flotante de precisión Octuple.

No habrá necesidad o dinero suficiente para completar una computadora de 64 bits, no por un buen tiempo. Si la memoria es de $ 1 por gigabyte, llenar un espacio de direcciones de computadora de 64 bits le costaría, mejor siéntese, $ 18.4 mil millones de dólares. Lo más probable es que si alguna vez nos acercamos a esa capacidad, ampliaríamos el rango de direcciones virtuales de toda la computadora, tal vez otros 8 bits, mientras “limitamos” cualquier proceso para acceder a 2 ^ 64 bytes, eso no requeriría 128 -bits cosas en absoluto.

Nunca digas nunca, aunque la necesidad de una dirección de memoria de 128 bits parece estar muy lejos en el futuro, a menos que se use para mapear el almacenamiento físico en algún lugar como Google.

Lo más probable, quizás, sería un cambio a registros de 128 bits, y dado que muchos diseños actuales tienen múltiples unidades enteras, el cálculo de 128 bits podría implementarse al usarlos encadenados en lugar de paralelos.

Nunca. 640K es suficiente para cualquier computadora.

😉

Mi conjetura (y es solo eso, y una opinión personal de uno de ellos) es: “No”.
Los poderes impares de 2 no parecen ser tan atractivos para el mercado como los poderes pares.
Obviamente, hemos pasado por 8 bits y 32 bits, pero supongo que el mercado estará más abierto a 256 bits que a 128 bits.