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为什么没有128位甚至更多位的处理器呢?用不着?还是做不出来?

2013-09-13知识

我从另一个角度来回答一下这个问题:

首先要定义一下128位处理器:我认为 完整的128位处理器应该是通用寄存器、地址线宽度都是128位的处理器,而不是现在这种带有128位计算功能的处理器 ,否则像Intel的AVX寄存器都已经达到512位了,那它算不算是512位处理器?我认为不算。

我们如果需要用128位处理器,是用来做什么?

做计算?现在已经有AVX这类能提供512位计算能力的寄存器了,对于通用寄存器来说,没这个必要。况且haswell里AVX寄存器有32个,而通用寄存器才16个。

所以,唯一的可能性就是存储空间不够,地址线不够长,我们需要128位地址线,我相信这是很多人争论的关键点:是否需要128位地址线?

支持128位地址线的观点说「未来是不断发展的,我们肯定有一天要用上128位」。

但我认为,用不上。

原因嘛,除非人类不在地球上,否则,地球上容不下太多的128位处理器。

128位处理器最大寻址是3*10^38, 地球上总原子个数大概在10^48左右(可能有一定误差) ,换句话说,如果地球上每个原子都用来存储1字节,那么整个地球上的所有资源加起来,能造出的用满128位的存储器大概也就是10^10个,大概100亿个,就算是有一两个数量级的误差,现在智能设备+电脑的总量也差不多有100亿个了吧。况且人类还没办法做到1个原子保存一个字节。

所以, 除非把地球拆了,否则地球上的有限资源注定了真正的128位计算机不会大量普及

至于256位处理器,还请有时间的人算算太阳系的资源够不够用。

总结一下,能处理128位甚至更多位数处理器是有的,但具备128位寻址功能的处理器短时间内不会出现,出现了也不会普及,地球资源限制了它的存在,而如果厂商真把它造出来了,数量又非常少的话,制造它的意义就不大了。

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评论里说只要地址线超过64位就有必要上128位,问题是 现在64位地址线才用了48位,说超过64位的各位你们真算过64位地址线有多大吗

2^64 = 18446 74407 37095 51616,约合2*10^20,计算机中1EB大概相当于10^18,1ZB是10^21,1YB相当于10^24,如果用满64位,假设是66位的话,那么大概就是1ZB的样子的, Google的数据中心据说总容量大概在1YB以内 ,按照内存:外存比例是1000倍的话差不多外存就是一个Google数据中心那么大。

以上是给各位形象的描述一下64位用满是什么情况。

有了尺度再说小型化的问题,摩尔定律即将到达极限,做个不合理的假设,假设最小存储单元可以做到1nm(10^-9米,实际上现在晶体管都比这个大),那么要制作一个1ZB的内存,其芯片大小将达到100平米,这还不考虑布线的问题。

并且,再考虑一下普及和外存的问题,按说如果CPU地址线超过64位,假设是66位的话,能上128位的原因肯定是大规模普及,那么设备产量应该是以亿来计算的,1ZB*10^8,我相信现在地球上所有的存储器加起来可能还没有这么多。况且这么多设备再加上1000倍容量的外存(内存:外存比例是1000不算夸张吧),最终还是要考虑地球资源够不够的问题。

所以,在人类量子存储等技术没有突破之前,在有限的地球资源的限制下(地壳质量占地球总质量比例很小,人类能开采的资源其实更少),要全球大规模普及超过64位的CPU,仍然是一件不太可能的事情。