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64-bit ¿alguna vez utilizaremos toda su capacidad?

64-bit ¿alguna vez utilizaremos toda su capacidad?


Un poco de historia

Primero que nada, aclaremos que cuando hablamos de procesadores de 16-bit, 32-bit o 64-bit la definición de tales puede ser confusa, porque hay distintas maneras de "contar" los bits en diferentes elementos de diseño del procesador (ejemplo: la nintendo 64 tenía un procesador de 64 bit pero con un bus de 32bit que lo limitaba; y lo de llamarlo "64bit" sólo fue una excelente idea de marketing).

Entonces, en este post sólo hablaremos de la arquitectura de PC.

La computación de 16bit se hizo masiva o "mainstream" más o menos en 1978, con la introducción del procesador 8086.

La computación de 32 bit, se hizo masiva cerca de 1985 con la introducción de la arquitectura Intel 386.

futuroLa computación de 64 bit, se volvió común en el entorno hogareño allá por el 2003 con el diseño de registros de 64bit en los procesadores AMD Opteron, que luego fueron seguidos por el conjunto de instrucciones x86-64 del Pentium 4 en 2004.

historia¿Qué vemos hasta acá? Que la transición de 16-bit a 32-bit tomó cerca de una década, y la transición de 32-bit a 64-bit tomó un poquito menos que 20 años.

64bitVemos que cada vez que se duplica el ancho de bits que puede manejar un procesador en cada ciclo, también se duplica la cantidad de años que tal tecnología tarda en llegar a la PC de uso comercial.

Con este ritmo de crecimiento, ¿deberíamos esperar el uso masivo y doméstico de procesadores 128-bit para más o menos 2040 (40 años después del salto a 64-bit)?

No estamos seguros, pero lo que podemos hacer es ponernos a hacer números para evaluar qué tan necesario sería un procesador de arquitectura 128-bit.


Memoria direccionable. Máximo teórico.

Uno de los aspectos relacionados con la arquitectura de los procesadores es el siguiente:

Máxima capacidad de memoria RAM teórica con la que puede trabajar:

La cantidad típica de memoria en una computadora de 8-bit, era de 64KB, lo cual necesitaba 16 bits de direccionamiento (y era admisible empleando técnicas especiales)

La cantidad típica de memoria en una computadora de 16-bit, era 512KB, que necesitaban 24bits (otra vez, con técnicas especiales)

La cantidad típica de memoria en una computadora de 32-bit, es de 4GB, que necesita 32-bit para su direccionamiento.


Hagamos números


Exageremos. Supongamos que tengo un procesador de 32-bit, y lleno toda la memoria direccionable con sus 32bits (alrededor de 4GB). Supongamos que estos 4GB me costaron $100 (cien pesos). Un absurdo de barato, pero nos va a dar números más redondos.

Supongamos ahora, que a mi procesador le puedo agregar un bit a su ancho de palabra, lo cual me permite agrandar mi espacio de memoria direccionable al doble. Ahora mi procesador podrá (de manera teórica) soportar aproximadamente 8GB, y comprar tanta memoria me costaría $200.


Resumamos:

32-bit == 4GB == $100
33-bit == 8GB == $200


Por cada bit adicional, el máximo espacio de memoria teórico se duplica. Sigamos:

34-bit == 16GB == $400
35-bit == 32GB == $800
36 bit == 64GB == $1600
37 bit == 128GB == $3200
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60bit == 100.000.000 GB == $ 13.000.000.000
61bit == 200.000.000 GB == $ 26.000.000.000
62bit == 400.000.000 GB == $ 52.000.000.000
63bit == 800.000.000 GB == $ 104.000.000.000
64bit == 1.600.000.000 GB == $ 208.000.000.000



Por cada bit adicional, el máximo teórico se duplicaría.

(¡Recordemos que pagamos sólo 100 pesos por cada 4 GB, pero estamos hablando de 1600millones de gigas de RAM! )


Incluso si la memoria RAM se volviera dramáticamente barata en el futuro, tendríamos que desembolsar 208.000.000.000 mangos para poder usar toda nuestra capacidad teórica de RAM en un procesador 64-bit del futuro.


SIN EMBARGO: La arquitectura actual de procesadores 64-bit en PC está limitada (por otras características del CPU como los tag bits de la memoria caché, lo cual limita los bits de direccionamiento de memoria a 46-bits, lo que sólo nos habilitaría hasta 8.000 GB de RAM, pero esto tampoco se cumple ya vamos a ver).

De todas formas, con este límite práctico al máximo teórico, todavía hay más límites físicos (además de los económicos que ya vimos).

32Bit


El módulo de memoria más grande del mercado es de 128GB de RAM (tecnología muuuuy de punta). Haciendo algunos cálculos:

8000GB de RAM / módulo de 128GB = 62 módulos

¡Necesitarías una motherboard con 62 ranuras de memoria, de todas formas!!!


No existe motherboard que soporte tantas ranuras de memoria, ni existen módulos de memoria mayores a 128GB de RAM, mucho menos soporte de los motherboards para manejar tanta memoria. Así que, de la teoría a la práctica todavía nos queda mucho que recorrer. De cualquier manera, los números asombran y nos dan perspectiva de lo que será el futuro.

EN LA PRÁCTICA: Un procesador moderno, pongamos por ejemplo el Intel-Core-i7-7700, soporta sólo hasta 64GB de RAM,





RESUMEN LVL 5:


capacidad de memoria El límite teórico de memoria direccionable en un procesador full 64bit de PC serán 16 exabytes, que son 16.000 millones de GB.
arquitecturas de procesadores El límite teórico que puede alcanzar la implementación actual, con algunos cambios de diseño, será de 8000GB.
numero de bits 8000GB de RAM sigue siendo muchísimo, y necesitaríamos 62 módulos de memoria de la máxima capacidad del mercado (128GB).
direccionamiento de memoria No existen motherboards ni CPU que soporten semejante cantidad. Los mother y micros de la última generación sólo admiten hasta 64GB de RAM.

2 comentarios - 64-bit ¿alguna vez utilizaremos toda su capacidad?

jlpland +1
si, hasta que cambien la arquitectura, x ejem RAM DDR9 de modulos de 64Gb c/u a frecuencias inpensadas ...