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NOTICIA 2 de 2: De los 32 a los 64 bits: ventajas y desafíos (fuente: Xakata)

Tema en 'Noticias' iniciado por federico1203, 16 Oct 2013.

  1. federico1203

    federico1203 Simdualero de Oro

      131
      3
      25 Feb 2011
      Lima, Perú
      Por Pablo Espeso
      Editor Senior de XAKATA
      http://www.xataka.com/otros/de-los-...desafios-de-la-transicion-de-una-arquitectura


      ¿Dónde utilizamos los ‘bits’? Las arquitecturas de 64 bits

      Cuando hablamos de 64 bits nos referimos, generalmente, al tamaño de cualquier estructura de datos que, en este caso, permite almacenar 64 bits de ‘algo’. Puede ser el género de un alumno, su edad o su estatura. En estos dos últimos casos debemos tener en cuenta que cada alumno ocupa más de un bit, ya que la información no puede ser representada sólo con 0 o 1.

      [​IMG]Cortex-A57, uno de los primeros ARM 64 bits que saldrán al mercado
      En las últimas semanas se ha hablado mucho sobre arquitectura de 64 bits con el lanzamiento deliPhone 5S que es considerado el primer smartphone con esos 64 bits. ¿Qué significan esos ’64 bits’?

      Decimos que un procesador tiene una arquitectura de 64 bits cuando sus registros tienen espacio para almacenar 64 bits. ‘Registro’ es una palabra que silenciosamente hemos utilizado anteriormente, y que técnicamente se refiere a un pequeño espacio de almacenamiento físico dentro de los procesadores donde se pueden guardar 64 0 o 1. Existen registros por prácticamente cualquier componente, ya sean de 64 bits o de otro tamaño.



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      La mejor y más sencilla representación para un registro de 64 bits sería, simplemente, 64 huecos numerados (del 0 al 63), con espacio para almacenar ceros o unos. De forma homóloga, un procesador con arquitectura de 32 bits maneja registros de 32 bits.

      [​IMG]Cuatro registros de 4 bits cada uno, cortesía de Ikea
      [​IMG]Un montón de registros en una oficina de USPS (vía Wikipedia)
      Un procesador de 64 bits puede gestionar mayor cantidad de información que uno de 32 bits, ya que sus registros son de mayor tamaño. Pero claro, que un procesador tenga registros de 64 bits no implica directamente que vaya a aprovechar todos ellos al máximo: como es habitual, es necesario que el sistema operativo sea compatible y que el software pueda sacarle partido a los nuevos tamaños.

      Si nos ceñimos al iPhone 5S, incorpora una versión específica de iOS 7 compatible con 64 bits. Esta compatibilidad es necesaria para que el sistema pueda tratar y operar con registros de 64 bits, en vez de los 32 más habituales. Volviendo a un ejemplo real podemos imaginar una bandeja con 64 huecos donde ponemos elementos (por ejemplo patatas y cebollas para hacer una tortilla) que más adelante cortará un robot. Si ese robot tiene 64 brazos y es capaz de gestionar todos los elementos a la vez, perfecto; si sólo tiene 32 brazos tendremos que realizar dos pasadas, e incluso si no está preparado para gestionar esas dos pasadas es posible que la mitad de los elementos no lleguen a manipularse nunca y, por tanto, nuestro sistema será inválido.

      Los 64 bits son importantes para un componente fundamental de los sistemas operativos: eldireccionamiento de memoria. El microprocesador de un computador (sobremesa, portátil, smartphone, cualquiera) está continuamente determinando dónde leer y escribir información dentro del dispositivo de almacenamiento, y estas operaciones se realizan a través de cadenas de bits que guardan cierta información (en la cabecera) para evitar errores, colisiones, etc. Un breve resumen sobre el funcionamiento del direccionamiento de memoria en Intel x86 de 64 bits (denominado x86-64) puede encontrarse en Wikipedia, aunque las referencias oficiales las tiene Intel en su página web en un enorme manual de unos cuantos miles de páginas.

      Repercusiones en nuestros móviles
      iPhone 5S es el primero en llegar a la meta de los 64 bits en smartphones, pero no será el único. ARMestá preparando los Cortex-A53 y A57 de 64 bits que previsiblemente llegarán al mercado de cara al próximo año. Los sistemas operativos tendrán que actualizarse para ofrecer la compatibilidad con los nuevos tamaños de los registros, por supuesto.



      Dado que se amplían los registros el procesador es capaz de hacer más en menos tiempo, utilizando menos ciclos de reloj

      Que un sistema sea de 64 o de 32 bits es algo completamente transparente al usuario, y las mejoras que pueden producirse serían a nivel de funcionamiento interno del sistema. Dado que se amplían los registros, el procesador es capaz de hacer más en menos tiempo, utilizando menos ciclos de reloj y, por tanto, consumiendo menos energía. Si estos conceptos os suenan extraños podéis echarle un vistazo a nuestro especial CISC frente a RISC, donde los explicamos junto al genial algoritmo de la tortilla de patata.


      Si bien la teoría dicta lo que hemos expuesto en el párrafo anterior, la práctica es mucho más compleja. Un smartphone suele operar muchas pequeñas cadenas de datos al tener multitud de pequeños procesos ejecutándose en segundo plano. Además, si nos centramos en el consumo energético, tiene otros componentes que afectan de forma mucho más notable a la autonomía delsmartphone como la pantalla y su luminosidad. El salto a los 64 bits es una evolución natural que repercutirá en una cierta mayor rapidez a la hora de procesar información (por ejemplo al añadir un filtro a una fotografía), pero que en el uso cotidiano apenas aportará diferencias respecto de lo que conocemos, pues salvo alguna excepción el software más convencional no requiere de esta evolución.

      Si nos fijamos en el rendimiento podemos acudir a los siempre geniales análisis de AnandTech, dondeen esta ocasión hablan de la ejecución de varios algoritmos en sus versiones de 32 y 64 bits. La mejora obtenida depende enormemente del tipo de algoritmo que se utilice, aunque sí puede concluirse que en general se obtendrá una diferencia bastante significativa en torno al 30%, excluyendo algunas pruebas en las que se obtienen cifras superiores al 800%.

      Pero esto son algoritmos teóricos y pruebas puntuales, los denominados benchmarks. En aplicaciones de uso general las cosas cambian radicalmente, ya que el software de uso diario está lejos de ser tan exigente.

      ¿Qué cambiará con esos 64 bits en smartphones? Conclusiones
      Lo que a priori es un gran cambio (duplicamos los 32 bits anteriores) es realmente una evolución más de la tecnología. Doblar el tamaño de registro puede dar lugar a pensar que estamos duplicando el rendimiento, cuando en realidad estamos muy lejos de llegar a esa afirmación.



      Los 64 bits repercutirán en un mayor rendimiento en algunas tareas, aunque en aplicaciones generales no tendrán gran impacto.

      Las repercusiones de implementar una arquitectura de 64 bits son reales y podrán notarse, pero de forma mucho más tenue de como muchos piensan. Ampliar el tamaño de las operaciones admitidas por el procesador es de gran importancia en ciertas tareas, como por ejemplo la codificación y decodificación de algoritmos como SHA o AES, aunqueen aplicaciones generales no tendrá un gran impacto.


      Si nos centramos en alguna característica palpable esa es, sin duda alguna, la memoria RAM. Pasar de 32 a 64 bits implica poder direccionar más de 4 GB de memoria RAM, algo que es posible hoy en día no sea necesario pero que no tardaremos muchos años en utilizar.

      Ya por último los 64 bits son, a día de hoy, una exclusividad de Apple y su iPhone 5S en el mercado, pero pronto llegarán al resto de plataformas. ARM está preparando nuevos núcleos Cortex-A50 que pretenden llegar al mercado de cara al próximo 2014, inicialmente en las gamas más altas. Con estos nuevos procesadores también tendrán que llegar actualizaciones de los sistemas operativos que añadan el soporte al renovado hardware, algo que no debería tardar mucho tiempo en producirse.

      En definitiva, estamos ante una evolución natural del hardware y, con él, también del software. Algo que ya vivimos hace una década en equipos de sobremesa, y de lo que hemos aprendido para no cometer los mismos errores. Será una evolución completamente transparente para el usuario con la que lo único malo que podemos obtener es una mejora en el rendimiento menor de la que muchos prevén.
      [​IMG]

      Pablo Espeso

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      @whiskito
      Editor senior en Xataka
       
      Última edición por un moderador: 31 Mar 2015
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