Bí ẩn 128 bit trong Windows và điện toán hiện đại

Informatec Digital » Tài nguyên » Máy tính Enigma 128-bit trong Windows và Điện toán hiện đại

Chắc hẳn bạn cũng từng trải qua cảm giác này: khi lướt các diễn đàn hoặc đọc về phần cứng, bạn tự hỏi tại sao chúng ta vẫn bị mắc kẹt với hệ thống 64-bit. Dường như Microsoft đã quên mất vấn đề này tại văn phòng Redmond của họ, trong khi một số người dùng cảm thấy như họ vẫn đang sử dụng máy chơi game từ những năm 80 vì bước nhảy vọt lên hệ thống 128-bit dường như không bao giờ thành hiện thực, mặc dù ý tưởng này đã được nhiều người nghĩ đến từ lâu.

Để hiểu được vấn đề nan giải này, chỉ nhìn vào phần mềm thôi là chưa đủ; chúng ta cần xem xét "động cơ" vận hành mọi thứ: bộ xử lý. Không phải Microsoft lười biếng, mà là có sự phụ thuộc tuyệt đối giữa phần cứng và hệ điều hành , điều đó có nghĩa là việc phát triển phiên bản Windows 128-bit ngay bây giờ chỉ là lãng phí thời gian và tiền bạc.

Sự tương tác giữa bộ xử lý và phần mềm.

Để một hệ điều hành hoạt động ở chế độ 128 bit, trước hết chúng ta cần một CPU hỗ trợ cùng ngôn ngữ đó. Không có lý do gì để lập trình phần mềm cho một thiết bị chưa có mặt trên thị trường. Nhìn lại, chúng ta thấy rằng mô hình này luôn lặp lại: đầu tiên là bộ vi xử lý Athlon 64 của AMD vào năm 2003 , tiếp theo là Pentium 4 của Intel, và chỉ sau đó Windows mới có thể phát hành các phiên bản tương thích, như trường hợp của Windows XP Professional x64 Edition hoặc Windows Vista sau này.

Về cơ bản, bit xác định kích thước của các khối dữ liệu mà CPU có thể xử lý trong mỗi chu kỳ xung nhịp và, điều rất quan trọng, giới hạn bộ nhớ mà nó có thể quản lý. Bit là đơn vị nhỏ nhất (0 hoặc 1), nhưng bằng cách nhóm chúng lại, chúng ta tạo ra "số nguyên". Trong khi bộ xử lý 32 bit xử lý khoảng 4.294 tỷ số nguyên, bộ xử lý 64 bit đạt đến con số khổng lồ lên đến hàng nghìn tỷ giá trị có thể có . Nếu chúng ta chuyển sang 128 bit, chúng ta sẽ bước vào lãnh địa toán học gần như siêu thực, với lượng dữ liệu mà thực tế không thể đọc hoặc tưởng tượng được.

Cuộc chiến giành RAM

Lý do chính khiến chúng ta tăng kích thước bit qua nhiều thập kỷ là để quản lý RAM. Vào những năm 80, 8 MB là quá đủ; vào những năm 90, 32 MB là tiêu chuẩn. Nhưng vào những năm 2000, mức tiêu thụ tăng vọt, và chúng ta chuyển từ megabyte sang gigabyte, điều này buộc chúng ta phải từ bỏ 32 bit vì chúng chỉ có thể truy cập tối đa 4 GB RAM.

Việc chuyển sang kiến ​​trúc 64-bit đã giải quyết vấn đề này trên quy mô lớn. Về mặt lý thuyết, một hệ thống 64-bit có thể quản lý tới 18 exabyte bộ nhớ (tức là hơn 19 tỷ gigabyte). Để bạn hình dung về quy mô, Windows 11 Pro thường bị giới hạn ở mức 2 TB RAM vì lý do thực tế. Việc chuyển sang 128-bit sẽ cho phép chúng ta xử lý hàng nghìn tỷ yottabyte, một con số hiện nay chỉ là khoa học viễn tưởng và hoàn toàn vô dụng trong thế giới thực.

Sao không mạnh dạn bước ngay bây giờ?

Nhiều người thắc mắc tại sao, nếu về mặt kỹ thuật là khả thi, thì lại không được thực hiện. Câu trả lời ngắn gọn là không thực sự cần thiết . Hiện tại, hầu hết chúng ta sử dụng từ 16 GB đến 32 GB RAM, và chỉ những máy chủ mạnh nhất hoặc hệ thống siêu máy tính mới gần đạt đến giới hạn hiện tại. Đầu tư hàng tỷ đô la vào việc thiết kế lại kiến ​​trúc sẽ là một ví dụ rõ ràng về hiệu quả giảm dần.

• Hoàn toàn không tương thích: Một lượng lớn trình điều khiển và phần mềm sẽ phải được viết lại từ đầu.
• Chi phí sản xuất: Việc thiết kế bo mạch chủ và CPU có khả năng tận dụng tối đa năng lực đó sẽ vô cùng tốn kém.
• Thiếu đơn đăng ký: Không có bất kỳ chương trình dành cho người dùng nào cần nhiều hơn những gì kiến ​​trúc 64 bit cung cấp.

Đúng là một số bộ xử lý hiện đại sử dụng các thanh ghi hoặc lệnh 128 bit, ví dụ như AVX-512 trong Ryzen 9000, cho các tác vụ tính toán đa phương tiện hoặc khoa học rất cụ thể, nhưng đó chỉ là một công cụ cụ thể và không có nghĩa là toàn bộ hệ thống hoạt động ở chế độ 128 bit.

Tương lai và những bước ngoặt

Chúng ta không thể nói rằng điều đó sẽ không bao giờ xảy ra. Kiến trúc RISC-V đã xem xét những khả năng này, và lịch sử điện toán đã dạy chúng ta rằng những gì có vẻ phi lý ngày hôm nay sẽ trở thành tiêu chuẩn vào ngày mai. Không ai tưởng tượng trong kỷ nguyên 16 bit rằng chúng ta sẽ sử dụng hàng terabyte dung lượng lưu trữ, nhưng giờ đây chúng ta đang ở trong tình huống đó. Tuy nhiên, chúng ta còn hàng thập kỷ nữa mới khai thác hết tiềm năng của 64 bit.

Sự tiến hóa công nghệ sẽ tiếp tục tập trung vào hiệu quả và hiệu năng bên trong hơn là tăng số bit. Trừ khi có sự thay đổi triệt để trong cách chúng ta xử lý thông tin, Windows 128-bit sẽ vẫn chỉ là giấc mơ đối với những người đam mê phần cứng, vì cơ sở hạ tầng hiện tại đã quá đủ cho mọi tác vụ, từ chơi các game AAA mới nhất đến quản lý các trung tâm dữ liệu khổng lồ.

Kiến trúc 64-bit quá rộng lớn đến mức nó đáp ứng dư dả mọi nhu cầu hiện tại và tương lai gần, khiến việc chuyển sang 128-bit trở nên không cần thiết do thiếu phần cứng tương thích và không có phần mềm yêu cầu nó, biến bước tiến này thành một khả năng kỹ thuật xa vời nhưng không có ứng dụng thực tiễn ngay lập tức.