По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Девятая часть тут.
Ни одна среда передачи данных не может считаться совершенной. Если среда передачи является общей, как радиочастота (RF), существует возможность возникновения помех или даже столкновений дейтаграмм. Это когда несколько отправителей пытаются передать информацию одновременно. Результатом является искаженное сообщение, которое не может быть понято предполагаемым получателем. Даже специализированная среда, такая как подводный оптический кабель типа point-to-point (световолновой), может испытывать ошибки из—за деградации кабеля или точечных событий-даже, казалось бы, безумных событий, таких как солнечные вспышки, вызывающие излучение, которое, в свою очередь, мешает передаче данных по медному кабелю.
Существует два ключевых вопроса, на которые сетевой транспорт должен ответить в области ошибок:
Как можно обнаружить ошибки при передаче данных?
Что должна делать сеть с ошибками при передаче данных?
Далее рассматриваются некоторые из возможных ответов на эти вопросы.
Обнаружение ошибок
Первый шаг в работе с ошибками, независимо от того, вызваны ли они отказом носителя передачи, повреждением памяти в коммутационном устройстве вдоль пути или любой другой причиной, заключается в обнаружении ошибки. Проблема, конечно, в том, что когда получатель изучает данные, которые он получает, нет ничего, с чем можно было бы сравнить эти данные, чтобы обнаружить ошибку.
Проверка четности — это самый простой механизм обнаружения. Существуют два взаимодополняющих алгоритма проверки четности. При четной проверке четности к каждому блоку данных добавляется один дополнительный бит. Если сумма битов в блоке данных четная—то есть если в блоке данных имеется четное число битов 1, то дополнительный бит устанавливается равным 0. Это сохраняет четное состояние четности блока. Если сумма битов нечетна, то дополнительный бит устанавливается равным 1, что переводит весь блок в состояние четной четности. Нечетная четность использует ту же самую дополнительную битную стратегию, но она требует, чтобы блок имел нечетную четность (нечетное число 1 бит). В качестве примера вычислите четную и нечетную четность для этих четырех октетов данных:
00110011 00111000 00110101 00110001
Простой подсчет цифр показывает, что в этих данных есть 14 «1» и 18 «0». Чтобы обеспечить обнаружение ошибок с помощью проверки четности, вы добавляете один бит к данным, либо делая общее число «1» в недавно увеличенном наборе битов четным для четной четности, либо нечетным для нечетной четности. Например, если вы хотите добавить четный бит четности в этом случае, дополнительный бит должен быть установлен в «0». Это происходит потому, что число «1» уже является четным числом. Установка дополнительного бита четности на «0» не добавит еще один «1» и, следовательно, не изменит, является ли общее число «1» четным или нечетным. Таким образом, для четной четности конечный набор битов равен:
00110011 00111000 00110101 00110001 0
С другой стороны, если вы хотите добавить один бит нечетной четности к этому набору битов, вам нужно будет сделать дополнительный бит четности «1», так что теперь есть 15 «1», а не 14. Для нечетной четности конечный набор битов равен:
00110011 00111000 00110101 00110001 1
Чтобы проверить, были ли данные повреждены или изменены при передаче, получатель может просто отметить, используется ли четная или нечетная четность, добавить число «1» и отбросить бит четности. Если число «1» не соответствует используемому виду четности (четное или нечетное), данные повреждены; в противном случае данные кажутся такими же, как и первоначально переданные.
Этот новый бит, конечно, передается вместе с оригинальными битами. Что произойдет, если сам бит четности каким-то образом поврежден? Это на самом деле нормально - предположим, что даже проверка четности на месте, и передатчик посылает
00110011 00111000 00110101 00110001 0
Приемник, однако, получает
00110011 00111000 00110101 00110001 1
Сам бит четности был изменен с 0 на 1. Приемник будет считать «1», определяя, что их 15. Поскольку даже проверка четности используется, полученные данные будут помечены как имеющие ошибку, даже если это не так. Проверка на четность потенциально слишком чувствительна к сбоям, но в случае обнаружения ошибок лучше ошибиться в начале.
Есть одна проблема с проверкой четности: она может обнаружить только один бит в передаваемом сигнале. Например, если даже четность используется, и передатчик отправляет
00110011 00111000 00110101 00110001 0
Приемник, однако, получает
00110010 00111000 00110101 00110000 0
Приемник подсчитает число «1» и обнаружит, что оно равно 12. Поскольку система использует четную четность, приемник будет считать данные правильными и обработает их в обычном режиме. Однако оба бита, выделенные жирным шрифтом, были повреждены. Если изменяется четное число битов в любой комбинации, проверка четности не может обнаружить изменение; только когда изменение включает нечетное число битов, проверка четности может обнаружить изменение данных.
Циклическая проверка избыточности (Cyclic Redundancy Check - CRC) может обнаруживать более широкий диапазон изменений в передаваемых данных, используя деление (а не сложение) в циклах по всему набору данных, по одной небольшой части за раз. Работа с примером - лучший способ понять, как рассчитывается CRC. Расчет CRC начинается с полинома, как показано на рисунке 1.
На рис. 1 трехчленный многочлен x3 + x2 + 1 расширен, чтобы включить все члены, включая члены, предшествующие 0 (и, следовательно, не влияют на результат вычисления независимо от значения x). Затем эти четыре коэффициента используются в качестве двоичного калькулятора, который будет использоваться для вычисления CRC.
Чтобы выполнить CRC, начните с исходного двоичного набора данных и добавьте три дополнительных бита (поскольку исходный полином без коэффициентов имеет три члена; следовательно, это называется трехбитной проверкой CRC), как показано здесь:
10110011 00111001 (оригинальные данные)
10110011 00111001 000 (с добавленными битами CRC)
Эти три бита необходимы для обеспечения того, чтобы все биты в исходных данных были включены в CRC; поскольку CRC перемещается слева направо по исходным данным, последние биты в исходных данных будут включены только в том случае, если эти заполняющие биты включены. Теперь начните с четырех битов слева (потому что четыре коэффициента представлены в виде четырех битов). Используйте операцию Exclusive OR (XOR) для сравнения крайних левых битов с битами CRC и сохраните результат, как показано здесь:
10110011 00111001 000 (дополненные данные)
1101 (Контрольные биты CRC)
----
01100011 00111001 000 (результат XOR)
XOR'инг двух двоичных цифр приводит к 0, если эти две цифры совпадают, и 1, если они не совпадают. Контрольные биты, называемые делителем, перемещаются на один бит вправо (некоторые шаги здесь можно пропустить), и операция повторяется до тех пор, пока не будет достигнут конец числа:
10110011 00111001 000
1101
01100011 00111001 000
1101
00001011 00111001 000
1101
00000110 00111001 000
110 1
00000000 10111001 000
1101
00000000 01101001 000
1101
00000000 00000001 000
1 101
00000000 00000000 101
CRC находится в последних трех битах, которые были первоначально добавлены в качестве заполнения; это "остаток" процесса разделения перемещения по исходным данным плюс исходное заполнение. Получателю несложно определить, были ли данные изменены, оставив биты CRC на месте (в данном случае 101) и используя исходный делитель поперек данных, как показано здесь:
10110011 00111001 101
1101
01100011 00111001 101
1101
00001011 00111001 101
1101
00000110 00111001 101
110 1
00000000 10111001 101
1101
00000000 01101001 101
1101
00000000 00000001 101
1 101
00000000 00000000 000
Если данные не были изменены, то результат этой операции всегда должен быть равен 0. Если бит был изменен, результат не будет равен 0, как показано здесь:
10110011 00111000 000
1101
01100011 00111000 000
1101
00001011 00111000 000
1101
00000110 00111000 000
110 1
00000000 10111000 000
1101
00000000 01101000 000
1101
00000000 00000000 000
1 101
00000000 00000001 000
CRC может показаться сложной операцией, но она играет на сильных сторонах компьютера—бинарных операциях конечной длины. Если длина CRC задается такой же, как у стандартного небольшого регистра в обычных процессорах, скажем, восемь бит, вычисление CRC-это довольно простой и быстрый процесс. Проверка CRC имеет то преимущество, что она устойчива к многобитовым изменениям, в отличие от проверки четности, описанной ранее.
Исправление ошибок
Однако обнаружение ошибки — это только половина проблемы. Как только ошибка обнаружена, что должна делать транспортная система? Есть, по существу, три варианта.
Транспортная система может просто выбросить данные. В этом случае транспорт фактически переносит ответственность за ошибки на протоколы более высокого уровня или, возможно, само приложение. Поскольку некоторым приложениям может потребоваться полный набор данных без ошибок (например, система передачи файлов или финансовая транзакция), у них, вероятно, будет какой-то способ обнаружить любые пропущенные данные и повторно передать их. Приложения, которые не заботятся о небольших объемах отсутствующих данных (например, о голосовом потоке), могут просто игнорировать отсутствующие данные, восстанавливая информацию в приемнике, насколько это возможно, с учетом отсутствующей информации.
Транспортная система может подать сигнал передатчику, что произошла ошибка, и позволить передатчику решить, что делать с этой информацией (как правило, данные при ошибке будут повторно переданы).
Транспортная система может выйти за рамки отбрасывания данных, включив достаточное количество информации в исходную передачу, определить, где находится ошибка, и попытаться исправить ее. Это называется Прямой коррекцией ошибок (Forward Error Correction - FEC). Коды Хэмминга, один из первых разработанных механизмов FEC, также является одним из самых простых для объяснения.
Код Хэмминга лучше всего объяснить на примере - для иллюстрации будет использована таблица 1.
В Таблице № 1:
Каждый бит в 12-битном пространстве, представляющий собой степень двух (1, 2, 4, 6, 8 и т. д.) и первый бит, устанавливается в качестве битов четности.
8-битное число, которое должно быть защищено с помощью FEC, 10110011, распределено по оставшимся битам в 12-битном пространстве.
Каждый бит четности устанавливается равным 0, а затем четность вычисляется для каждого бита четности путем добавления числа «1» в позиции, где двоичный бит имеет тот же бит, что и бит четности. В частности:
P1 имеет набор крайних правых битов в своем битовом номере; другие биты в числовом пространстве, которые также имеют набор крайних правых битов, включены в расчет четности (см. вторую строку таблицы, чтобы найти все позиции битов в номере с набором крайних правых битов). Они указаны в таблице с X в строке P1. Общее число «1»-нечетное число, 3, поэтому бит P1 устанавливается равным 1 (в этом примере используется четная четность).
P2 имеет второй бит из правого набора; другие биты в числовом пространстве, которые имеют второй из правого набора битов, включены в расчет четности, как указано с помощью X в строке P2 таблицы. Общее число «1»-четное число, 4, поэтому бит P2 установлен в 0.
P4 имеет третий бит из правого набора, поэтому другие биты, которые имеют третий бит из правого набора, имеют свои номера позиций, как указано с помощью X в строке P3. В отмеченных столбцах есть нечетное число «1», поэтому бит четности P4 установлен на 1.
Чтобы определить, изменилась ли какая-либо информация, получатель может проверить биты четности таким же образом, как их вычислял отправитель; общее число 1s в любом наборе должно быть четным числом, включая бит четности. Если один из битов данных был перевернут, приемник никогда не должен найти ни одной ошибки четности, потому что каждая из битовых позиций в данных покрыта несколькими битами четности. Чтобы определить, какой бит данных является неправильным, приемник добавляет позиции битов четности, которые находятся в ошибке; результатом является положение бита, которое было перевернуто. Например, если бит в позиции 9, который является пятым битом данных, перевернут, то биты четности P1 и P8 будут ошибочными. В этом случае 8 + 1 = 9, так что бит в позиции 9 находится в ошибке, и его переворачивание исправит данные. Если один бит четности находится в ошибке—например, P1 или P8—то это тот бит четности, который был перевернут, и сами данные верны.
В то время как код Хэмминга гениален, есть много битовых шаблонов-перевертышей, которые он не может обнаружить. Более современный код, такой как Reed-Solomon, может обнаруживать и исправлять более широкий диапазон условий ошибки, добавляя меньше дополнительной информации в поток данных.
Существует большое количество различных видов CRC и кодов исправления ошибок, используемых во всем мире связи. Проверки CRC классифицируются по количеству битов, используемых в проверке (количество битов заполнения или, точнее, длины полинома), а в некоторых случаях - по конкретному применению. Например, универсальная последовательная шина использует 5-битный CRC (CRC-5-USB); Глобальная система мобильной связи (GSM), широко используемый стандарт сотовой связи, использует CRC-3-GSM; Мультидоступ с кодовым разделением каналов (CDMA), другой широко используемый стандарт сотовой связи, использует CRC-6-CDMA2000A, CRC-6-CDMA2000B и CRC-30; и некоторые автомобильные сети (CAN), используемые для соединения различных компонентов в автомобиле, используют CRC-17-CAN и CRC-21-CAN. Некоторые из этих различных функций CRC являются не единственной функцией, а скорее классом или семейством функций со многими различными кодами и опциями внутри них.
Современные IP сети должны обеспечивать надежную передачу пакетов сети VoIP и других важных служб. Эти сервисы должны обеспечивать безопасную передачу, определенную долю предсказуемости поведения трафика на ключевых узлах и конечно гарантированный уровень доставки пакетов. Сетевые администраторы и инженеры обеспечивают гарантированную доставку пакетов путем изменения параметров задержки, джиттера, резервирования полосы пропускания и контроля за потерей пакетов с помощью Quality Of Service (QoS).
Современные сети конвергентны. Это означает, что приходящей трафик в корпоративный сегмент сети, будь то VoIP, пакеты видеоконференцсвязи или обычный e-mail приходят по одному каналу передачу от Wide Area Network (WAN) . Каждый из указанных типов имеет свои собственные требования к передаче, например, для электронной почты задержка 700 мс некритична, но задержка 700 мс при обмене RTP пакетами телефонного разговора уже недопустима. Для этого и создаются механизмы QoS [описаны в рекомендации Y.1541]. Рассмотрим главные проблемы в корпоративных сетях:
Размер полосы пропускания: Большие графические файлы, мультимедиа, растущее количество голосового и видео трафика создает определенные проблемы для сети передачи;
Задержка пакетов (фиксированная и джиттер): Задержка – это время, которое проходит от момента передачи пакета до момента получения. Зачастую, такая задержка называется «end-to-end», что означает точка – точка. Она бывает двух типов:
Фиксированная задержка: Данные вид задержки имеет так же два подтипа: задержка сериализации и распространения. Сериализация - это время затрачиваемое оборудованием на перемещение бит информации в канал передачи. Чем шире пропускная способность канала передачи, тем меньше время тратится на сериализацию. Задержка распространения это время, требуемое для передачи одного бита информации на другой конец канала передачи;
Переменная сетевая задержка: Задержка пакета в очереди относится к категории переменной задержки. В частности, время, которое пакет проводит в буфере интерфейса, зависит от загрузки сети и относится так же к переменной сетевой задержке;
Изменение задержки (джиттер): Джиттер это дельта, а именно, разница между задержками двух пакетов;
Потеря пакетов: Потеря пакетов, как правило, вызывается превышением лимита пропускной способности, в результате чего теряются пакеты и происходят неудобства в процессе телефонного разговора.
Размер полосы пропускания
Рисунок иллюстрирует сети с четырьмя «хопами» - промежуточными узлами на пути следования пакета между сервером и клиентом. Каждый «хоп» соединен между собой своим типом среды передачи в разной пропускной способностью. В данном случае, максимальная доступная полоса для передачи равна полосе пропускания самого «узкого» места, то есть с самой низкой пропускной способностью.
Расчет доступной пропускной способности - это неотъемлемая часть настройки QoS, которая является процессом, осложненным наличием множества потоков трафика проходящего через сеть передачи данных и их необходимо учесть. Расчет доступной полосы пропускания происходит приблизительно по следующей формуле:
A=Bmax/F
где A – доступная полоса пропускания, Bmax – максимальная полоса пропускания, а F – количество потоков. Наиболее правильным методом при расчете пропускной способности является расчет с запасом в 10-20% от расчетной величины. Однако, увеличение пропускной способности вызывает удорожание всей сети и занимает много времени на осуществление. Но современные механизмы QoS могут быть использованы для эффективного и оптимального увеличения доступной пропускной способности для приоритетных приложений.
С помощью метода классификации трафика, алгоритм QoS может отдавать приоритет вызову в зависимости от важности, будь то голос или критически важные для бизнеса приложения. Алгоритмы QoS подразумевают предоставление эффективной полосы пропускания согласно требованиям подобных приложений; голосовой трафик должен получать приоритет отправки. Перечислим механизмы Cisco IOS для обеспечения необходимой полосы пропускания:
Priority queuing (приоритетная очередь или - PQ) или Custom queuing (пользовательская или настраиваемая очередь - CQ);
Modified deficit round robin - MDRR - Модифицированный циклический алгоритм с дополнительной очередью (маршрутизаторы Cisco 1200 серии);
Распределенный тип обслуживания, или Type Of Service (ToS) и алгоритм взвешенных очередей (WFQ) (маршрутизаторы Cisco 7x00 серии);
Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ) или алгоритм очередей, базирующийся на классах;
Low latency queuing (LLQ) или очередь с малой задержкой. Оптимизация использования канала путем компрессии поля полезной нагрузки «фреймов» увеличивает пропускную способность канала. С другой стороны, компрессия может увеличить задержку по причине сложности алгоритмов сжатия. Методы Stacker (укладчик) и Predictor (предсказатель) - это два алгоритма сжатия, которые используются в Cisco IOS.
Другой алгоритм эффективного использования канала передачи это компрессия заголовков. Сжатие заголовков особенно эффективно в тех сетях, где большинство пакетов имеют маленькое количество информационной нагрузки. Другими словами, если отношение вида (Полезная нагрузка)/(Размер заголовка) мало, то сжатие заголовков будет очень эффективно. Типичным примером компрессии заголовков может стать сжатие TCP и Real-time Transport Protocol (RTP) заголовков.
Задержка пакетов из конца в конец и джиттер
Рисунок ниже иллюстрирует воздействие сети передачи на такие параметры как задержка пакетов проходящих из одной части сетевого сегмента в другой. Кроме того, если задержка между пакетом с номером i и i + 1 есть величина, не равная нулю, то в добавок к задержке "end-to-end" возникает джиттер. Потеря пакетов в сети при передаче трафика происходит не по причине наличия джиттера, но важно понимать, что его высокое значение может привести к пробелам в телефонном разговоре. Каждый из узлов в сети вносит свою роль в общую задержку:
Задержка распространения (propagation delay) появляется в результате ограничения скорости распространения фотонов или электронов в среде передачи (волоконно-оптический кабель или медная витая пара);
Задержка сериализации (serialization delay) это время, которое необходимо интерфейсу чтобы переместить биты информации в канал передачи. Это фиксированное значение, которое является функцией от скорости интерфейса;
Задержка обработки и очереди в рамках маршрутизатора.
Рассмотрим пример, в котором маршрутизаторы корпоративной сети находятся в Иркутске и Москве, и каждый подключен через WAN каналом передачи 128 кбит/с. Расстояние между городами около 5000 км, что означает, что задержка распространения сигнала по оптическому волокну составит примерно 40 мс. Заказчик отправляет голосовой фрейм размером 66 байт (528 бит). Отправка данного фрейма займет фиксированное время на сериализацию, равное:
tзс = 528/128000=0,004125с=4.125 мс.
Также, необходимо прибавить 40 мс на распространение сигнала. Тогда суммарное время задержки составит 44.125 мс. Исходя из рисунка расчет задержки будет происходить следующим способом:
D1+Q1+D2+Q2+D3+Q3+D4
Если канал передачи будет заменен на поток Е1, в таком случае, мы получим задержку серилизации, равную:
tзс=528/2048000=0,00025781с=0,258 мс
В этом случае, общая задержка передачи будет равнять 40,258 мс.
Архитектуры х64 и х86 являются одними из наиболее широко используемых типов архитектур системы команд (АСК или ISA – Instruction Set Architecture), созданными Intel и AMD. ISA определяет поведение машинного кода и то, как программное обеспечение управляет процессором.
ISA – это аппаратный и программный интерфейс, определяющий, что и как может делать ЦП.
Прочитав эту статью, вы узнаете разницу между архитектурами х64 и х86.
Что из себя представляет архитектура х86?
х86 – это тип ISA для компьютерных процессоров, разработанный Intel в 1978 году. Архитектура х86 основана на микропроцессоре Intel 8086 (отсюда и название) и его модификации 8088. Изначально это была 16-битная система команд для 16-битных процессоров, а позже она выросла до 32-битной системы команд.
Количество битов показывает, сколько информации ЦП может обработать за цикл. Так, например, 32-разрядный ЦП передает 32 бита данных за тактовый цикл.
Благодаря своей способности работать практически на любом компьютере, от обычных ноутбуков до домашних ПК и серверов, архитектура х86 стала достаточно популярной среди многих производителей микропроцессоров.
Наиболее значительным ограничением архитектуры х86 является то, то она может обрабатывать максимум 4096 Мб ОЗУ. Поскольку общее количество поддерживаемых комбинаций равно 232 (4 294 967 295), то 32-разрядный процессор имеет 4,29 миллиарда ячеек памяти. В каждой ячейке хранится 1 байт данных, а в сумме это примерно 4 Гб доступной памяти.
На сегодняшний день термин х86 обозначает любой 32-разрядный процессор, способный выполнять систему команд х86.
Что из себя представляет архитектура х64?
х64 (сокращение от х86-64) – это архитектура системы команд, расширенная до 64-битного кода. В ее основе лежит архитектура х86. Впервые она была выпущена в 2000 году. Она представляла два режима работы – 64-битный режим и режим совместимости, который позволяет пользователям запускать 16-битные и 32-битные приложения.
Поскольку вся система команд х86 остается в х64, то старые исполняемые файлы работают практически без потери производительности.
Архитектура х64 поддерживает гораздо больший объем виртуальной и физической памяти, чем архитектура х86. Это позволяет приложениям хранить в памяти большие объемы данных. Кроме того, х64 увеличивает количество регистров общего назначения до 16, обеспечивая тем самым дополнительную оптимизацию использования и функциональность.
Архитектура х64 может использовать в общей сложности 264 байта, что соответствует 16 миллиардам гигабайт (16 эксабайт) памяти. Гораздо большее использование ресурсов делает эту архитектуру пригодной для обеспечения работы суперкомпьютеров и машин, которым требуется доступ к огромным ресурсам.
Архитектура х64 позволяет ЦР обрабатывать 64 бита данных за тактовый цикл, что намного больше, чем может себе позволить архитектура х86.
х86 VS х64
Несмотря на то, что оба эти типа архитектуры основаны на 32-битной системе команд, некоторые ключевые отличия позволяют их использовать для разных целей. Основное различие между ними заключается в количестве данных, которые они могут обрабатывать за каждый тактовый цикл, и в ширине регистра процессора.
Процессор сохраняет часто используемые данные в регистре для быстрого доступа. 32-разрядный процессор на архитектуре х86 имеет 32-битные регистры, а 64-разрядный процессор – 64-битные регистры. Таким образом, х64 позволяет ЦП хранить больше данных и быстрее к ним обращаться. Ширина регистра также определяет объем памяти, который может использовать компьютер.
В таблице ниже продемонстрированы основные различия между системами команд архитектур х86 и х64.
ISA
х86
х64
Выпущена
Выпущена в 1978 году
Выпущена в 2000 году
Создатель
Intel
AMD
Основа
Основана на процессоре Intel 8086
Создана как расширение архитектуры х86
Количество бит
32-битная архитектура
64-битная архитектура
Адресное пространство
4 ГБ
16 ЭБ
Лимит ОЗУ
4 ГБ (фактически доступно 3,2 ГБ)
16 миллиардов ГБ
Скорость
Медленная и менее мощная в сравнении с х64
Позволяет быстро обрабатывать большие наборы целых чисел; быстрее, чем х86
Передача данных
Поддерживает параллельную передачу только 32 бит через 32-битную шину за один заход
Поддерживает параллельную передачу больших фрагментов данных через 64-битную шину данных
Хранилище
Использует больше регистров для разделения и хранения данных
Хранит большие объемы данных с меньшим количеством регистров
Поддержка приложения
Нет поддержки 64-битных приложений и программ.
Поддерживает как 64-битные, так и 32-битные приложения и программы.
Поддержка ОС
Windows XP, Vista, 7, 8, Linux
Windows XP Professional, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 10, Linux, Mac OS
Функции
Каждая архитектура системы команд имеет функции, которые ее определяют и дают некоторые преимущества в тех или иных вариантах использования. Следующие списки иллюстрируют функции х64 и х86:
х86
Использует сложную архитектуру со сложным набором команд (CISC-архитектуру).
Сложные команды требуют выполнения нескольких циклов.
х86 имеет больше доступных регистров, но меньше памяти.
Разработана с меньшим количеством конвейеров обработки запросов, но может обрабатывать сложные адреса.
Производительность системы оптимизируется с помощью аппаратного подхода – х86 использует физические компоненты памяти для компенсации нехватки памяти.
Использует программную технологию DEP (Data Execution Prevention – Предотвращение выполнения кода).
х64
Имеет возможность обработки 64-битных целых чисел с преемственной совместимость для 32-битных приложений.
(Теоретическое) виртуальное адресное пространство составляет 264 (16 эксабайт). Однако на сегодняшний день в реальной практике используется лишь небольшая часть из теоретического диапазона в 16 эксабайт – около 128 ТБ.
х64 обрабатывает большие файлы, отображая весь файл в адресное пространство процессора.
Быстрее, чем х86, благодаря более быстрой параллельной обработке, 64-битной памяти и шине данных, а также регистрам большего размера.
Поддерживает одновременную работу с большими файлами в нескольких адресных пространствах. Кроме того, х64 одновременно эмулирует две задачи х86 и обеспечивает более быструю работу, чем х86.
Загружает команды более эффективно.
Использует программную технологию DEP (Data Execution Prevention – Предотвращение выполнения кода).
Применения
Из-за того, что эти две архитектуры имеют различные функции и имеют различия в доступе к ресурсам, скорости и вычислительной мощности, каждая архитектура используется для различных целей:
х86
Многие компьютеры по всему миру по-прежнему основаны на операционных системах и процессорах х86.
Используется для игровых консолей.
Подсистемы облачных вычислений по-прежнему используют архитектуру х86.
Старые приложения и программы обычно работают на 32-битной архитектуре.
Лучше подходит для эмуляции.
32-битный формат по-прежнему более предпочтителен при производстве аудио из-за возможности совмещения со старой аудиотехникой.
х64
Все большее число ПК используют 64-разрядные процессоры и операционные системы на основе архитектуры х64.
Все современные мобильные процессоры используют архитектуру х64.
Используется для обеспечения работы суперкомпьютеров.
Используется в игровых консолях.
Технологии виртуализации основаны на архитектуре х64.
Она лучше подходит для новых игровых движков, так как она быстрее и обеспечивает лучшую производительность.
Ограничения
И хотя обе ISA имеют какие-то ограничения, х64 – все же более новый и более совершенный тип архитектуры. Ниже приведен список ограничений для обоих типов архитектур:
х86
Имеет ограниченный пул адресуемой памяти.
Скорость обработки ниже в сравнении с архитектурой х64.
Фирмы-поставщики больше не разрабатывают приложения для 32-битных операционных систем.
Для современных процессоров требуется 64-битная ОС.
Все устройства в системе (видеокарты, BIOS и т.д.) совместно используют доступную оперативную память, оставляя еще меньше памяти для ОС и приложений.
х64
Она не работает на устаревших устройствах.
Ее высокая производительность и скорость, как правило, потребляют больше энергии.
Маловероятно, что 64-разрядные драйверы будут доступны для старых систем и оборудования.
Некоторое 32-разрядное программное обеспечения не полностью совместимо с 64-разрядной архитектурой.
Как проверить, на какой архитектуре работает ваш компьютер – х64 или х86?
Если вы купили ПК в последние 10-15 лет, то он с большой долей вероятности работает на архитектуре х64. Для того, чтобы проверить, является ли ваш компьютер 32-разрядным или 64-разрядным, выполните следующие действия:
Шаг 1: Откройте настройки
В Windows 10 нажмите на клавишу Windows и щелкните значок «Settings» («Настройки»).
Шаг 2: Откройте параметры системы
В меню настроек выберите пункт «System» («Система»).
Шаг 3: Найдите характеристики устройства
Выберите пункт «About» («О программе») на левой панели и в разделе «Device specifications» («Характеристики устройства») найдите тип системы:
В приведенном выше примере система представляет собой 64-разрядную операционную систему с процессором на базе архитектуры х64.
Через командную строку это можно сделать быстрее:
wmic OS get OSArchitecture
Ну а для Linux нужно выполнить команду:
uname -m
Что лучше – х86 или х64?
Несмотря на то, что и у х86, и у х64 есть свои преимущества, будущее не терпит ограничений, а это значит, что х86 практически перестанет использоваться или будет полностью выведена из использования. К тому же, х64 намного быстрее, может выделять больше оперативной памяти и имеет возможности параллельной обработки через 64-битную шину данных. Это делает ее лучшим вариантом при выборе между двумя типами архитектуры.
Если стоит выбор, какую ОП установить, то всегда лучше отдать предпочтение в пользу 64-разрядной ОС, поскольку она может запустить как 32-разрядное, так и 64-разрядное программное обеспечение. А вот ОС на базе х86 работает только с 32-разрядным программным обеспечением.
В общем и целом, х64 гораздо более эффективна, чем х86, поскольку использует всю установленную оперативную память, предоставляет больше места на жестком диске, имеет более высокую скорости шины и общую лучшую производительность.
Заключение
Данная статья показала различия между архитектурами системы команд х86 и х64, а также описала их функции, возможные применения и ограничения. Примите во внимание все особенности каждой ISA и сделайте выбор в пользу наиболее вам подходящей.