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Sistemas operativos de 128 bits: ¿por qué no existen?

He aquí por qué no existe un sistema operativo de 128 bits.

Existen principalmente sistemas operativos de 32 y 64 bits, pero ¿qué pasa con los sistemas operativos de 128 bits?

Entonces, si quieres saber por qué no existen sistemas operativos de 128 bits, entonces estás en el lugar correcto.

¡Sigue leyendo!

¿Qué pasa con los bits y los sistemas operativos?

Actualmente, existen procesadores, sistemas operativos y programas de 32 y 64 bits.

Antes de que existieran, los programadores trabajaban con sistemas de 8 y 16 bits.

Por lo tanto, sería lógico suponer que a medida que avance el desarrollo técnico aparecerán nuevos dispositivos y programas con mayor profundidad de bits.

El siguiente paso lógico debería ser 128 bits.

¿Pero eso tiene sentido?

Vamos a resolverlo.

La capacidad de dígitos en informática es la cantidad de bits que un dispositivo puede procesar simultáneamente.

Hay:

  • Capacidad de bits del procesador: la capacidad de su palabra de máquina.
  • Capacidad del bus de datos: la capacidad del sistema operativo.
  • Capacidad de programas y aplicaciones.

Todos estos son conceptos diferentes que se superponen y pueden depender parcialmente unos de otros. En el nivel más bajo está la capacidad del procesador.

¿Por qué no existen sistemas operativos de 128 bits? (3 pasos)

Tenemos que considerar varias cuestiones:

  • Desafíos relacionados con la profundidad de bits.
  • La capacidad de bits del procesador y la versión de bits del sistema operativo y cómo se relacionan.
  • El crecimiento de la profundidad de bits se produjo históricamente y por qué se ha detenido en este momento.

Aumentar la capacidad del sistema a más de 64 en la actualidad puede ser de interés sólo para una gama reducida de problemas aplicados.

Con el crecimiento de la profundidad de bits, también aumenta la precisión del cálculo.

La arquitectura de 128 bits (o superior) es útil para operaciones matemáticamente intensivas, como gráficos, criptografía y modelado de sistemas complejos, pero no para sistemas operativos.

Basándonos en la conversación anterior, podemos concluir que un sistema con un procesador de 64 bits ahora es suficiente para la mayoría de usuarios.

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El sistema de 64 bits ofrece suficiente capacidad de rendimiento informático para la mayoría de aplicaciones profesionales como:

  • Matemáticas
  • Física
  • Geodesia
  • Cartografía
  • Criptografía
  • Bases de datos

64 o incluso 32 bits son lo suficientemente grandes para la mayoría de los cálculos prácticos.

Un bus de memoria más amplio puede acelerar la carga de instrucciones y datos, lo cual es mucho.

Aún así, cada instrucción también requiere más memoria y potencia de procesamiento cuando utiliza más bits.

Una mayor profundidad de bits de un sistema operativo no significa directamente una mayor velocidad.

Aumentar la capacidad de bits del sistema, contrariamente a lo esperado, no proporciona un aumento del rendimiento en proporción al aumento de la capacidad y posiblemente.

Por el contrario, se ralentizará debido a la necesidad de procesar direcciones más largas.

Por lo tanto, consideramos que los sistemas operativos de 128 bits no aparecerán pronto en su tienda de informática local.

Pero tal vez puedas trabajar en un sistema operativo de 128 bits dentro de 10 años.

Tendremos que esperar y ver.

Entremos en los detalles de por qué esto es así:

Capacidad de bits del procesador n.º 1

La principal característica de un procesador es su frecuencia de reloj.

Es el número de ciclos por segundo.

Pero la capacidad de bits del procesador, a su vez, determina el tamaño del procesamiento de datos por ciclo, que el procesador intercambia con la memoria de acceso aleatorio (RAM).

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Si el tamaño de los datos por reloj es de 1 byte, entonces el procesador se llama 8 bits (8 bits).

Si el tamaño es de 2 bytes, el procesador es de 16 bits (16 bits).

Si el tamaño es de 4 bytes, el procesador es de 32 bits (32 bits).

Si el tamaño es de 8 bytes, entonces es un procesador de 64 bits (64 bits).

Históricamente, un aumento en la capacidad de bits del procesador se asocia más con un aumento en el espacio de direcciones, aumentando la longitud y la complejidad de las instrucciones ejecutadas.

Al mismo tiempo, no se considera el aumento en la velocidad de los procesadores debido a este aumento, probablemente debido a la insignificancia de este valor.

En 1978 comenzó la era x86 con la creación del microprocesador Intel i8086.

Ese mismo año, se desarrolló el i8088; su principal diferencia era el bus de datos externo de 8 bits, que proporcionaba compatibilidad con el enlace de 8 bits y la memoria utilizados anteriormente.

En 1982, Intel anunció el i80286, que es el microprocesador de segunda generación compatible con x86 de 16 bits. Es una versión mejorada del procesador Intel 8086.

Las principales ventajas del nuevo procesador son un rendimiento entre 3 y 6 veces mayor y adicional modos de direccionamiento.

Sin embargo, su principal atributo era su compatibilidad con el software existente.

En 1985, Intel lanzó el i80386, quizás el evento más significativo en la historia de los procesadores x86.

Fue revolucionario: un procesador multitarea de 32 bits con capacidad para ejecutar múltiples programas simultáneamente.

El Intel 386 había mejorado significativamente la gestión de la memoria con respecto al i80286 y la multitarea integrada, lo que permitió el desarrollo de los sistemas operativos Microsoft Windows y OS/2.

De hecho, hasta hace poco, la mayoría de los procesadores no eran más que rápidos 386.

Gran parte del software moderno utiliza la misma arquitectura 386 pero funciona más rápido.

En 1989, Intel lanzó el 80486 (también conocido como i486, Intel 486 o simplemente 486).

es de 32 bits escalar Microprocesador compatible con x86 de cuarta generación construido sobre un núcleo híbrido CISC-RISC.

El 80486 es una versión mejorada de los microprocesadores 80386.

Además, fue el primer microprocesador con un coprocesador matemático (FPU) integrado.

En 2002, Intel propuso una arquitectura de 64 bits para sustituir los procesadores Intel por los AMD (AMD64).

Intel presentó una nueva denominación EM64T (Extended Memory 64-Bit Technology), para mantenerse a la altura de sus competidores.

Actualmente, se utilizan procesadores de 32 y 64 bits.

Se necesita alguna aclaración aquí. en la designación de Proarquitecturas cesadorasnos encontramos con las abreviaturas x86 y x64.

Mano sosteniendo un microchip de computadora con placa base en el fondo.

X86 es un procesador de 32 bits, mientras que x64 es de 64 bits.

¿Por qué el procesador es de 32 bits y la arquitectura se llama x86?

Ese nombre surgió de los primeros modelos de procesador que terminaban en 86 y tenían una arquitectura de 32 bits: 8086, 80286, 80386, 80486.

Con la transición a la arquitectura de 64 bits, la profundidad de bits de los registros internos de los procesadores de 64 bits se duplicó (de 32 a 64 bits).

Como resultado, los comandos de código x86 de 32 bits obtuvieron contrapartes de 64 bits.

Además, debido a la expansión de la ancho del bus de direccionesla cantidad de memoria direccionada por el procesador ha aumentado significativamente.

Una de las principales diferencias entre los sistemas x86 y x64 es el uso de la RAM de la computadora.

El límite de uso de RAM para sistemas de 32 bits es 2^32 = 4.294.967.296 bits o 4 GB.

Si el dispositivo tiene más de 4 GB de RAM, el sistema no utilizará el resto.

Para 64 bits, será 2 ^ 64 = 18.446.744.073.709.551.616 o 18 millones de terabytes.

¿Cuándo excederá el tamaño de la RAM este valor?

La principal desventaja de x64 es que los programas de 64 bits utilizan mucha más RAM para completar su trabajo.

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Por lo tanto, si tienes sólo un poco de RAM, no tiene sentido instalar x64.

Además, hay que tener en cuenta que el propio sistema operativo (SO) también utiliza parte de la RAM.

La razón principal para implementar una arquitectura de 64 bits es el desarrollo de aplicaciones que necesitan un gran espacio de direcciones.

El límite de 4 GB de RAM de los sistemas de 32 bits afecta el rendimiento de estos programas que consumen muchos recursos.

Cuando la aplicación de una arquitectura de 64 bits es más eficiente:

  • Servidores de alto rendimiento y sistemas de gestión de bases de datos donde la velocidad de trabajo aumenta muchas veces con un aumento en la cantidad de RAM
  • Diseño de sistemas, modelado de estructuras y procesos tecnológicos como geodesia y cartografía.
  • Sistemas informáticos para cálculos matemáticos y científicos y simulación de experimentos físicos.
  • Criptografía, cuya fuerza crece con el crecimiento de la longitud del operandos y llaves
  • Modelado de situaciones 3D

Además, los procesadores de 64 bits le permiten procesar grandes cantidades de manera eficiente.

Computar con grandes números o requisitos de alta precisión es uno de los puntos fuertes de la arquitectura de 64 bits porque incluso un ordenador ordinario punto flotante El número encaja exactamente en 64 bits.

Esta característica es muy solicitada en algunas operaciones particulares, como el cifrado o la codificación de medios.

Versiones de bits de los sistemas operativos

Como aprendimos anteriormente, la capacidad de bits del procesador es primaria.

Para elegir el sistema operativo correcto, necesita conocer la velocidad de bits de su procesador y la cantidad de RAM.

Si tienes un procesador de x64 bits y una memoria RAM de más de 4 GB (idealmente a partir de 6 GB), definitivamente merece la pena instalar un sistema de x64 bits.

Si la cantidad de RAM en su sistema es exactamente 4 GB, a veces la gente instalará un sistema x64 bits para no perder medio gigabyte de memoria.

Pero esto es una falacia porque el sistema x64 utiliza más memoria para su funcionamiento, lo que hace que dicha instalación sea poco práctica.

Cuando la cantidad de RAM no supera los 4 GB y el procesador también funciona en modo x32, no queda más que instalar el sistema operativo x32.

Escribiendo a mano en el teclado de una computadora portátil con el sistema operativo en pantalla.

¿Cuál es la diferencia entre x64?

Un sistema operativo de 64 bits ve grandes cantidades de memoria, sabe cómo trabajar con ellas y le permite ejecutar aplicaciones de 64 bits.

Por cada bit que agrega a la arquitectura del sistema operativo, duplicamos la cantidad de direcciones disponibles.

Las direcciones son el número de combinaciones que puedes formar con un número determinado de bits. Por ejemplo:

1 bit = 0 o 1, lo que suma 2 combinaciones

2 bits = 00, 01, 10 u 11, lo que suma 4 combinaciones

3 bits = 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 o 111, para un total de 8 combinaciones

Así, pasar de 32 bits (que son un total de 4.294.967.296 combinaciones) a 64 bits (que son un total de 18.446.744.073.709.551.616 combinaciones) ya es redundante.

Y no se trata sólo del espacio direccionable, que ha aumentado espectacularmente. Mire esta tabla para los sistemas operativos Windows:

Componente arquitectónico ventanas de 64 bits ventanas de 32 bits
Memoria virtual 16 terabytes 4 GB
Tamaño del archivo de paginación 256 terabytes 16 terabytes
Hiperespacio 8GB 4 megas
grupo paginado 128GB 470 megas
Grupo no paginado 128GB 256 megas
caché del sistema 1 terabyte 1 GB
PTE del sistema 128GB 660MB El

El sistema operativo de 64 bits también le permitirá ejecutar programas normales de 32 bits. Por lo tanto, no necesita configuración para esto.

Es solo que un sistema de 64 bits tiene un subsistema para ejecutar aplicaciones de 32 bits.

Por lo tanto, puede instalar y trabajar con éxito con aplicaciones de 32 y 64 bits.

Sin embargo, si bien las aplicaciones de 32 bits pueden ejecutarse en un sistema operativo de 64 bits, no funciona al revés.!

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El siguiente punto técnico es que los sistemas operativos de 64 bits requieren controladores de 64 bits.

Como regla general, todos los dispositivos PC, portátiles y periféricos modernos tienen dos versiones de controladores en el disco de instalación adjunto; es decir, 32 y 64 bits.

Cuando se trabaja con dispositivos modernos, no debería haber problemas con esto.

3 Sistemas operativos de 128 bits

En informática y tecnología informática, 128 bits se utilizan para designar estructuras y tipos de datos que ocupan 128 bits de memoria en la computadora o 16 bytes de memoria.

En las arquitecturas informáticas de 128 bits, todos los elementos básicos, como registros, buses de direcciones o buses de datos, son de 128 bits.

Los investigadores describieron el multicomparador de 128 bits en 1976.

El diseño de una unidad central de procesamiento (CPU) con extensiones multimedia de 128 bits apareció en 1999.

Sin que muchos de nosotros lo sepamos, ya utilizamos modos de 128 bits.

Sí, no existen procesadores convencionales de uso general que puedan manejar 16 bytes a la vez.

Sin embargo, la capacidad de 128 bits está presente en el mercado general desde hace al menos quince años de forma limitada.

También ha habido desarrollos experimentales y comerciales incluso antes, sobre todo las modificaciones de DEC VAX.

El comienzo lo establecieron las instrucciones “multimedia” MMX/SSE a finales de los años 90, que manipulaban 128 bits, aunque no como un número entero, sino divisible en varios números.

En la Transmeta Corporation con dirección cero, los chips originales utilizaban 128 bits para acelerar la traducción y ejecución del código de máquina emulado de los procesadores de otras personas.

Hoy en día, la última versión del sistema operativo más popular, MS Windows, se negará a funcionar en una computadora cuyo procesador y placa base no admitan la instrucción ensambladora CMPXCHG16B, que funciona con un número de 128 bits.

Por último, muchas tecnologías de asistencia en la informática masiva utilizan matemáticas de 16 bytes: memoria en tarjetas gráficas, direccionamiento IPv6, ZFS (sistema de archivos zettabyte).

Todos se benefician si los microprocesadores centrales suben a 128 bits.

¿Necesita un sistema operativo de 128 bits? (Beneficios y desventajas)

Los programas de 64 bits les dan a los programas acceso directo a un espacio de memoria aproximadamente mil millones de veces mayor que el de las PC actuales.

Aún así, incluso para las supercomputadoras especializadas, esta limitación puede superarse mediante otros cambios arquitectónicos más allá del simple aumento del número de bits.

Corredor en un centro de datos con servidores y supercomputadoras.

La mayoría de los números rara vez superan unos pocos millones en un programa informático típico, mucho menos que los números de 64 bits, que ascienden a miles de millones (18.446.744.073.709.551.616).

Los programas informáticos también suelen utilizar los llamados números de punto flotante, que representan números fraccionarios. Aquí, el número de bits mejora la precisión.

Sin embargo, la precisión de los bits de punto flotante tiene poco que ver con los bits del sistema operativo o el tamaño de la memoria.

Beneficios del crecimiento de bits en sistemas operativos y CPU:

  • Mayor espacio de direcciones al pasar de 32 bits a 64 bits, pero su uso será difícil en el futuro previsible.
  • Mayor precisión de los cálculos. En un sistema de 64 bits, a medida que aumenta la profundidad de bits, aumenta la precisión de los cálculos. Pero hasta ahora estos requisitos surgen sólo para cálculos especializados aplicados.

Saltar a 64 bits le permite procesar números de hasta 64 bits en una operación aritmética.

Sin embargo, la necesidad de trabajar con números superiores a dos mil millones (32 bits) es poco frecuente.

Por tanto, los beneficios reales de esta innovación son posibles para la criptografía y la investigación científica seria.

Desventajas del crecimiento de bits en sistemas operativos y CPU:

  • Aumentar la longitud de la palabra requiere un aumento en la cantidad de memoria asignada, lo que puede notar al pasar de sistemas de 32 bits a sistemas de 64 bits. Un aumento significativo en el volumen de RAM y memoria permanente es limitado debido a su elevado precio.
  • Cuando se utilizan sistemas con una profundidad de bits cada vez mayor, será necesario reemplazar el software de los usuarios.
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