شرح عن فائدة معمارية 64 بت للمطورين والمستخدمين

مقدمة:

سنعرض في هذا المقال شرحًا بسيطًا عن معمارية 64 بت المستخدمة في المعالجات وما هي فوائدها على المطورين والمستخدمين، وقبل البدء اسمحو لي بأن أقوم بتعريف عدّة مصطلحات مفيدة سنقوم بذكرها في المقال:

  • سجلات المعالج (Registers): هي قلب المعالج، عبارة عن مساحات تخزينية صغيرة مؤقتة موجودة في داخل المعالج وتتميز بسرعة عالية جداً، ومهمتها بكل بساطة هي تخزين البيانات قبل أن يقوم المعالج بمعالجتها. على سبيل المثال إذا أردنا أن نقوم بعملية ضرب بسيطة لرقمين فلنقل 2 و 3، كل رقم يجب أن يكون مخزّنًا داخل السجلات وأيضاً النتيجة 6 يجب أن تكون مخزنة داخل السجلات. لا يقتصر عمل السجلات على تخزين البيانات فقط، فقد تحتوي في كثير من الأحيان على عناوين للبيانات المخزنة في الذاكرة العشوائية. لتبسيط الأمر، فلنقل أن السجلات قد تعمل كمستودعات تحتوي على عدد من البيانات قبل نقلها أو كفهرس فيه عناوين البيانات المخزنة.
  • عنوان الذاكرة (Memory Address): عبارة عن رقم يمثل الحد الأقصى من الذواكر التي يمكن أن يقرأها المعالج، في حالة ال 32 بت يستطيع المعالج أن يستوعب ذواكر تصل إلى 4 غيغابايت.
  • الكيرنيل (Kernel): وهو برنامج يقوم بدور الوسيط بين التطبيقات والهاردوير (المعالج-الذاكرة العشوائية-الفأرة أو أي جهاز ادخال أو اخراج للبيانات).

لمحة تاريخية سريعة:

سنبدأ بسرد بسيط عن تاريخ معمارية 64 بت، وقد يبدو مفاجئاً للبعض بأن أول استخدام للمعمارية كان في منتصف سبعينيات من القرن الماضي، حيث كانت شركة Cray أول شركة تستخدم سجلات مبنية بمعمارية 64 بت، وفي التسعينيات بدأ ظهور عدد من المعالجات التي تعمل بشكل كامل بمعمارية 64 بت. أولى المعالجات كانت R4000 من شركة MIPS، ثم ظهر المعالج Alpha من شركة DEC، ولم تنتج إنتل أو شركة Sun أي معالج يعمل بمعمارية 64 بت حتى منتصف التسعينات. نقطة التحول والتي تعتبر من الأهم في عالم المعالجات هي عندما قامت شركة AMD في عام 2003 بإنتاج معالج 64 بت يتوافق مع معالجات انتل 32 بت أو كما يطلق على 32 بت أحياناً x86 (تيمناً بمعالج انتل 386 الذي يعتبر من أول المعالجات التي عملت بمعمارية 32 بت)، وهذا يعني أن بإمكان معالجات 64 بت أن تعمل في نفس بيئة معالجات 32 بت وتشغيل نفس البرامج دون الحاجة لاعادة تصميم البرامج.

1024px-AMD64_Logo.svg

لماذا نحن بحاجة 64 بت في الأجهزة المحمولة:

في يومنا الحاضر، أغلب الهواتف والحواسب اللوحية الذكية تعمل بعدّة معالجات بسرعات تتراوح وسطياً بين 1-2 غيغاهيرتز. أغلب المعالجات تعمل بمعمارية 32 بت وليس 64 بت كما في الحواسب التقليدية، ويبدو هذا الأمر مقبولاً لأن معالجات الهواتف والحواسب اللوحية لم تُصمم لتنافس المعالجات المستخدمة في الحواسب المكتبية أو المحمولة. لكن مع التقدم المستمر في التكنولوجيا وظهور برامج جديدة كبرامج التعرف على الصوت وألعاب ال 3D التي تستخدم رسوميات واقعية، ومع ظهور العديد من الهواتف التي تستخدم شاشات عالية الدقة، أصبحت المعالجات الحالية قريبة جداً من حدودها، وبات الأمر ملحاً لاستخدام معمارية 64 بت في معالجات الأجهزة المحمولة.

لذا، قامت شركة المعالجات ARM بتصميم معمارية 64 بت خاصة بمعالجات الأجهزة المحمولة و أطلقت عليها ARMv8-A. طبعاً تعلمت شركة ARM من أخطاء الشركات السابقة وقامت بتصميم المعمارية بشكل يتوافق مع معمارية 32 بت. وفي عالم الأندرويد هذا يعني إن تم تعديل الكيرنيل ليصبح يدعم معالجات 64 بت فإن نظام أندرويد بكامل ميزاته وتطبيقاته يستطيع أن يعمل بتقنية 32 أو 64 بت.

arm_64bit_phones

 

 فوائد معمارية 64 بت:

كما ذكرنا سابقاً، تعتبر سجلات المعالج (Registers) قلب المعالج وأساسه. عندما يريد المعالج أن يقوم بعملية حسابية معقدة، سيتم استخدام السجلات لعدّة مرات ولذلك لامتلائها بشكل متكرر، ولتبسيط الأمر لنفترض أن لدينا مستودع قادر على استيعاب 10 صناديق في وقت واحد وأنت لديك 20 صندوق، وفي هذه الحالة ستضطر إلى تعبئة المستودع مرتين وهذا يتطلب طاقة ووقت. هذا تماماً ما يحصل للمعالج عند قيامه بعدد كبير من الحسابات في وقت واحد أو معالجة صورة ذو دقة عالية أو حساب عدد من النقاط في خريطة داخل لعبة.

معالجات 32 بت المصممة من ARM تحتوي على 15 سجل، بحجم 32 بت لكل سجل، بينما المعالجات الجديدة 64 بت المصممة من قبل ARM تحتوي على 31 سجل، بحجم 64 بت لكل سجل. نظرياً هذا يعني أن الأداء سيكون على الأقل ضعف أداء معالجات 32 بت، على الأقل حسابياً، لكن هذا يعتمد على طريقة برمجة وتصميم التطبيق بشكل يستغل هذه السجلات بشكل كامل وهذا الأمر ليس بالأمر السهل للمطورين.

أيضاً، معمارية 64 بت توفر من استخدام الطاقة وذلك بسبب حجم السجلات (64 بت لكل سجل) مما يتيح للمعالج إتمام الحسابات والعمليات بشكل أسرع مما يؤدي لتوفير الطاقة.

أمر مهم، وهو تكبير عنوان الذاكرة في المعالج ليستطيع قراءة ذواكر أكبر من 4 غيغابايت وهذا الأمر كفيل بتحسين الأداء بشكل عام.

ARMv8-AArch64-performance-vs.-AArch32-fig1
فرق الأداء بين بيئة 64 بت و32 بت

الخلاصة:

نحن في بداية مرحلة جديدة في معالجات الأجهزة المحمولة وخلال السنوات القليلة القادمة سنشاهد تطوراً هائل في الأداء وتوفير الطاقة في المعالجات، وذلك بفضل معمارية 64 بت. كما سنرى المطورين يستغلون المعمارية لتطوير تطبيقات جديدة تقدم حلولاً لمشاكل تقنية وحسابية عدا ذلك الألعاب الجميلة والمُحسّنة.

[Android Authority]

قد يعجبك أيضًا
عدد التعليقات 27
  1. غامد2 يقول

    للاسف اخي الغالي وائل يوجد خطأ في الجدول حيث ان كلا من معماريتي a53 و a57 يعملان بتقنية 64 بت لكن احدى المعماريتين تمثل a7 الضعيفة وقليلة الاستهلاك و الاخرى a15 لكن بتقنية 64 بت ( المثال للتوضيح والتقريب )

    تحيااتي لك 🙂

    1. وائل طيارة يقول

      بالفعل هنالك خطأ بالصورة وتم التصحيح. الصورة تمثل فرق الأداء في بيئة 64 بت عن 32 بت باستخدام نفس المعالج .

      شكراً لملاحظتك وأعتذر عن الخطأ

  2. Mo يقول

    شرح جميل
    شكرًا أستاذ وائل

  3. عامر يقول

    لما ابل نزلت الفايف اس بس بمعالج 64بت صرتو تتمسخو اما الحين صار ضرورة المرحلة هع هع هع تفاهة!

    1. محمد ايهاب يقول

      يا صديقي يا عامر يااللي شكلك ايفوني 64 بت على رام 1 جيا شو الفائدة بالله عليك

      لكن الاندرويد قارب وصوله للرام 4 جيجا فوجب توفير مثل هذه المعالجات 64 بت

      1. عامر يقول

        لا خالي تلفوني الحالي نيكسوس 5 وكتير مرتاح معه شتريته بعد 3 ايفون والايفون صار ممل لا يتغير ….. لكني الصراحة اكره التفاهة!

    2. HASSAN يقول

      انت الغبي والتافه، هذا رابط خبر أردرويد عن معالج ابل
      http://ardroid.com/2013/09/12/what-is-apple-a7-64-bit/
      وهذا رأي الكاتب في المعالج:
      “لكن هل معنى هذا بأننا نقلل من شأن معالج A7؟ بالطبع لا، لكن الفكرة هي أن هذه النقلة لا تعتبر (ثورية) حاليًا ولا تقدم هذا الفارق في الأداء الذي تحدثت عنه آبل بعبارات تسويقية في مؤتمرها، لكننا في النهاية نعرف بأننا مقبلون في السنوات القادمة على انتشار هذه التقنية بشكل كبير في الهواتف المحمولة والحواسب اللوحية، ولابد لأحدهم أن يبدأ (مبكرًا) وقد فعلتها آبل، لكن الانتقال الكامل سيكون تدريجيًا وبطيئًا نسبيًا. بمعنى أن كلمة (64 بِت) -بعيدًا عن التسويق- ليست بالكلمة السحرية وليست شيئًا قد يجعلك تختار هاتفًا دون الآخر (الآن ونحن في 2013 وحتى في 2014) لمجرد أن الأول 32 بِت والثاني 64 بِت.”

      لم يقلل أحد من أهمية معمارية 64 بت لكنها لن تكون مفيده إلا بتحقيق شرطين:الأول ذاكره رام أعلى من 4 جيجا وهذا ما بدأنا نلاحظه في أجهزة أندرويد بعكس ابل التي وصلت ل2 جيجا كحد أقصى، والثاني أن يقوم المطورون بتطوير تطبيقاتهم على معمارية ال64 بت وهذا مالم يحدث حتى الآن لا من مطورين ابل ولا مطورين أندرويد.

      1. Mo يقول

        يا حبيبي اردرويد قلل من شأن معالج آبل
        وتحدثنا عن هذه النقطه
        آبل سباقه ولا غصباً عن موقع آردرويد
        فقط الأيام تدور ولا يجب التقليل من شأن الآخر مهما كان
        .
        .
        آبل شخصيا سخرت من حجم الشاشه الكبير والآن سامسونج تسخر منها بإعلانات كثيرة وحتي الناس العاديين

        لكن في النهايه هذه هي التقنيه وهذا هو العلم وهكذا يتم التطور
        نفس الشيء مع قصة المعالجات بتقنية 64بت
        .
        .
        فلا تقلل من شأن شي قد تستخدمه غداً
        كي لا يعود خصماً عليك..

        1. أنس المعراوي يقول

          أرجو أن توضح لنا أين بالضبط قللنا من شأن المعالج وقلنا بأن أردرويد لا يحتاجه أو لن يستخدمه غدا:

          http://ardroid.com/2013/09/12/what-is-apple-a7-64-bit/

          1. Mo يقول

            استاذ انس عدما يقول احد ان هذا الشي بلا قيمه وانه للتسويق فقط وليس ذا فائده وانها ليست بالنقلة الثورية..
            .
            .
            ثم يتنصل بعبارة تساؤليه: ((لكن هل معني هذا اننا نقلل من شأن معالج A7 ؟
            وتكون الاجابه بالطبع لا
            .
            .
            هل تعتقد أن هذه عدم سخريه!؟!
            ماذا تسميها اذن!؟!

            يمكني ان اقول اردرويد ليس سوي موقع غير مفيد ولا ينقل أخبار جيده ولكن لا يعني هذا انني اقلل من شان الموقع..الا يعتبر هذا نوع من السخريه المبطنه
            .
            .
            استاذ انس موقعكم يتابعه الملاين وانا واحد منهم ومتابع له منز سنين تقريبا وازوره يومياً أكثر من مره وأقرأ اي خبر فيه
            وقد أستفدت منه كثيراً..
            فيجب عليكم تحري الدقة والحيادية والانصاف في أدق التفاصيل لأنكم أصبحتم مرجعية وليس مجرد موقع مهتم فقط بأندرويد واي شي تقولونه يعود خصما عليكم إذا لم يكن دقيقا وصحيحا
            .
            .
            مجهوداتكم جباره ومشكورين عليها وقد استفدنا منكم
            .
            .
            هذه مجرد نصيحه يمكنم تقبلها من مجرد متابع لموقعكم ويمكنم ضربها بعرض الحائط
            .
            .
            وبالمناسبه أنا لا أستخدم أجهزة أندرويد إلا الآن
            فقط ويندوزفون
            و IOS
            .
            .

            1. HASSAN يقول

              عندما تصدر النظام بمعمارية 64 بت ومعالج بمعمارية 64 بت ورام 1 جيجا فهذا فعلا اعلان تسويقي
              الفائدة التي يمكن أن تحصل عليها بمعمارية 64 بت تفقدها برام 1 جيجا

              1. Mi يقول

                أستاذ حسن أصلاً نظام IOS رام 1GB كتير عليه
                بمعني انك برام 512MG فقط تستطيع أن تشغل التي التطبيقات والالعاب ويمكنك فتح اكثر من 10 برامج في نفس الوقت دون ان يعلق الجهاز ولا يغض للآيفون طرف
                مع العلم ان التطبيقات التي تعمل في سويا في وقت واحد قد يصل حجم التطبيق لأكثر من 2GB
                .
                .
                اصلاً رام 1 GB كثير جدا في الآيفون

                اما أجهزة أندرويد لازم الجهاز يكون راماته 3GB لكون جهاز قوي المواصفات
                وبعد كل هذا النوت 3 يعلق
                .
                .
                ويا استاذ حسن إلي الآن هل هنالك جوال بنظام أندرويد يحمل 4GB من الرام!؟!
                .
                .
                حتي النوت 4 الذي انتظره الكثيرين لا يحمل 4GB من الرام
                ويعمل بمعمارية ال64بت
                .
                .
                هل يعني هذا ان سامسونج تسوق لمنتجاتها
                .
                .
                حسب كلامك نعم فسامسونج وكل الشركات تسوق فقط لمنتجاتها..إلا ان يصدر جهاز يحمل رام أكثر من 4GB

                1. HASSAN يقول

                  جوجل لم تدعم أندرويد بمعمارية 64 بت حتى الآن ولا علاقة لسامسونج بهذا، ولكن بشكل عام شركات تصنيع المعالجات (كوالكوم، سامسونج، أم تي) بدأت بتصنيع بهذه المعمارية استعدادا لإطلاق أندرويد بمعمارية 64 بت وكذلك حتى لا يكون أحدهم متأخر عند الإطلاق، ومعروف عند شرائك لجهاز بمعالج معمارية 64 ونظام بمعمارية 32 فلن تستفيد ابدا من ال64

                  أيضا مع نهاية العام سنشهد اجهزه ب4 جيجا رام وهناك تسريبات أن تابلت النكسس سيكون ب4 جيجا خاصة إذا كانت جوجل ستطلق أندرويد بمعمارية 64 بت

                  تحياتي لك ولنقاشك المفيد

                  1. Mo يقول

                    شكراً أستاذ حسن
                    .
                    .
                    وكلامك جميل..إلي الان أصلا لا فائده من معالجات 64بت تذكر سوي القليل
                    .
                    .
                    من حق الشركات أن تستعجل التكنلوجيا لكنا لا نقول انها فقط للدعايه وغير ذلك
                    .
                    .
                    انا أخزت سامسونج كمثال وسلسة النوت لأنها أقوي أجهزه تعمل بنظام أندرويد
                    وشركة سامسونج أيضا تصنع المعالجات أيضا وهي عملاق الاندرويد..وهي مثال ليس إلا
                    .
                    .
                    وسواء ان كان أندرويد أو غيره يعمل بمعمارية ال64بت أو غيره..فهذا من صالحنا نحن كمستهلكين ونتمنى أجهزه أقوي وأفضل..
                    .
                    .
                    تحياتي

        2. عمرو يقول

          حضرتك انا من اشد المعجبين بيك وكنت عايز اشترى نوت 4 بس متردد اناى نسخة هى الافضل N910C—-N910S
          ايهم افضل م اندرويد5 القادم وايهم افضل مع الالعاب
          كثير من المواقع تفضل نسخة السى بسبب دعمها لتنية 64بت بالرغم من ان نسخة الاس بها معالج رسومى اقوى من نسخة السى
          فارجوك نورنى ايهما افضل كثيرا من حيث الالعاب والانترنت والتوافق مع اندرويد5
          لان شرائى لهذا الجهاز قرار مصيرى لغلو ثمنه كثيرااا

      2. أنس المعراوي يقول

        شكرا على الرد حسن،

        لا أدري لماذا يضع البعض افتراضات من تأليفه. شكرا على توضيحك ولا أعتقد بأن “عامر” سيعود للرد هنا 🙂

        1. عامر يقول

          طيب ليه فتحت افاق و مستقبل للاندرويد و بالايفون صورتلنا المعالج الجديد فرقعة تسويقية؟

          نحن في بداية مرحلة جديدة في معالجات الأجهزة المحمولة وخلال السنوات القليلة القادمة سنشاهد تطوراً هائل في الأداء وتوفير الطاقة في المعالجات، وذلك بفضل معمارية 64 بت. كما سنرى المطورين يستغلون المعمارية لتطوير تطبيقات جديدة تقدم حلولاً لمشاكل تقنية وحسابية عدا ذلك الألعاب الجميلة والمُحسّنة.
          VS
          هناك بالتأكيد فائدة لصالح الأداء، لكن بحسب الخبراء فهذا مفيد أكثر في العمليات الحسابية العلمية البحتة، وليس ذا فائدة كبرى حاليًا في عالم الهاتف المحمول. ورغم أن الشركة استعرضت الأداء الرسومي في معالجها عبر عرض قدرات لعبة Infinity Blade 3 على أنها من إنجازات معالج A7 لكن هذا يعود في الحقيقة إلى مكتبة OpenGL ES 3.0 الرسومية التي يدعمها المعالج وليس من تصميمه المبني على 64 بِت.

        2. عمرو يقول

          حضرتك انا من اشد المعجبين بيك وكنت عايز اشترى نوت 4 بس متردد اناى نسخة هى الافضل N910C—-N910S
          ايهم افضل م اندرويد5 القادم وايهم افضل مع الالعاب
          كثير من المواقع تفضل نسخة السى بسبب دعمها لتنية 64بت بالرغم من ان نسخة الاس بها معالج رسومى اقوى من نسخة السى
          فارجوك نورنى ايهما افضل كثيرا من حيث الالعاب والانترنت والتوافق مع اندرويد5
          لان شرائى لهذا الجهاز قرار مصيرى لغلو ثمنه كثيرااا

  4. Mohammad Masharfa يقول

    مرحبا
    انا منبهر بالبراعه في طرح المواضيع في هذا الموقع بصراحه .. شكرا لكم

    بس السؤال اللي يطرح نفسو
    بدأت اجهزة اندرويد الصدور بمعمارية 64 بت حديثا ولكنها لا تطبق المعماريه حتى لو بنسبه ضئيلة !!

    اذا ظهورها المسبق يدل على ان هذه الاجهزة ستكون متوافقه بشكل كبير جدا اذا تم تحديث نظام بمعمارية 64 بت من قوقل ! اليس كذلك ؟

    يعني بالعاميه تخطيط مستقبلي لإمكانية توافق الاجهزة مع الانظمة الجديده من اندرويد !

  5. امحمد بن مسكين يقول

    والله إلى الحين انا محتار بين نوت4s والنوت4c ايهما الاحسن والافضل ياريت تجاوبوني علشان اشتريه

اترك ردًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.