自2003年6月Apple發表PowerMac G5電腦,以及同年9月AMD於Computex Taipei 2003發表Athlon 64 CPU,自此64位元運算的需求是否到來,成為近日的新探討風潮。
事實上64位元由來已久,只是運用領域之別而已,在此我們區分成4個領域來談論:
1.科學後端運算:超級電腦Supercomputer
2.商務後端運算:伺服器Server
3.科學前端運算:工作站Workstation
4.商務前端運算:個人電腦PC
最早推出64-bit CPU是DEC公司,在1992年推出Alpha處理器,同時90年代也確立了UNIX為重度運算的新主流作業系統(開放作業系統),幾乎整個90年代就是UNIX主機大幅汰換風光於70年代的迷你電腦(Mini Computer,專屬封閉作業系統),大型主機(Mainframe)雖然也是封閉專屬,但穩定性方面的優勢是UNIX伺服器所無法取代,至今依然存續。
在DEC Alpha後,SGI公司的MIPS處理器也進入64-bit(R3000升至R4000),之後90年代中期,HP公司的PA-RISC處理器(PA-7000升至PA-8000),IBM公司的POWER處理器(PowerPC 604升至POWER3)Sun公司的SPARC處理器(SuperSPARC升至UltraSPARC),都紛紛進入64位元,90年代中後期對UNIX/RISC陣營而言早已全面64位元化,並從科學後端運算先行,然後擴展至商務後端運算,特別是1996年開始的e-Business、1999年開始的.com等,使64-bit UNIX Server推升至顛峰,2000年NASDAQ慘跌及後續3年不景氣才使其收斂。至於工作站,也同樣是90年代中期隨RISC CPU的提升而全面64位元化。
然64-bit與32-bit相比似乎優勢不大,1996年Intel、Microsoft開始用Pentium/Pentium Pro及Windows NT 4.0進軍PC之外的市場:伺服器、工作站,並使兩者節節敗退。
首先是工作站,32-bit的Windows工作站與64-bit的UNIX工作站廝殺3年(1996~1999年),最後市場底定:Windows 80%、UNIX 20%,只剩少數更重度的應用需要UNIX工作站,多數都被Windows工作站取代。
至於伺服器方面運氣較好,64-bit UNIX伺服器對TCP/IP支援最久也最佳,1996~2000年期間因為e-Business與.com之需造成熱賣,然2000年後也衰退,反被32-bit Windows伺服器後追,如今比例比工作站還糟:Windows 90%、UNIX 10%,其中10%還不是UNIX伺服器獨有,是與其他專屬伺服器(如IBM AS/400、S/390等)共佔,而約2000年左右,IBM大型主機S/390(之後改稱eServer zSeries)也轉換成64-bit,更早為32-bit,至於AS/400(之後改稱eServer iSeries)也於90年代中期,從其特有的48-bit轉換成64-bit。
Wintel用32-bit打敗眾家64-bit系統(工作站、伺服器),但自己也想跨入64-bit,Intel於2001年推出Itanium CPU,Microsoft於2001年推出Windows XP 64-bit(工作站用),次年推出Windows 2000 Advanced Server 2002 Limited Edition(伺服器用,限定版),都是要進軍純64-bit領域,但更成熟的伺服作業系統則是2003年5月的Windows Server 2003。關於64-bit UNIX對上32-bit Windows的節節敗退,Sun執行長Scott McNealy也說:我們錯估64-bit到臨普及的時間,32-bit適用時間比我們預估的長。
不過Itanium/Itanium 2(也稱IA-64=Intel Architecture,或IPF=Itanium Processor Family)推展3年,因為相容執行原有Win32/IA-32程式的效率不佳,致使乏人問津。而2003年4月AMD推出Opteron處理器,其AMD64(原稱x86-64)架構在執行過往Win32程式上不僅相容且可加速,而前述的Athlon 64也相同。同樣的Apple PowerMac G5使用IBM PowerPC G5處理器,相容且加速原在Motorola PowerPC G1~G4的軟體,使PC等級普遍使用64-bit逐漸成為可能。Microsoft亦承諾2004年要推出支援AMD64的Windows XP,因為Linux早已先支援,Linux之父Linus Torvalds更是認為:IA-64變幅太大、提升不多,也較看好AMD64。
最後稍整理一下:科學運算領域可以接受IA-64或AMD64,但最新的Top 500運算排名中已經顯示:用AMD64建置叢集運算體,比使用IA-64划算,目前有一系統即是初期用IA-64建置,但建置至一半經費近鑿,改用AMD64來組合搭配,依然達到當初設定的效能。而科學後端運算相信會日漸成為IA-64跟AMD64的天下,甚至也有PowerPC G5擠入排行了。
至於商務後端運算,IA-64將持續不吃香,一來得罪原有IBM、HP、Sun的64-bit RISC,另則是Win32/IA-32效能相容問題改善不多,應當持續是RISC天下,低階部分也會是原IA-32獨佔,甚至部分會由AMD64進蝕。
工作站方面由於市場趨穩,IA-64與AMD64倆的搶佔機會都不大,斬獲也不會太多,預計將以原有32-Win佔八成、64-UNIX 佔二成的比例持續緩慢轉變,甚至會是IA-64/AMD64+Linux較可能帶來大變革。
最後大家最關切的PC,這也是現階段最不需要64-bit的一環,當然!Laptop、PDA等行動運算就更不可能需要,然相信64-bit CPU先進入後,64-bit OS再進入,未來64-bit AP(應用程式)才有可能,但需要重度應用的驅動力才行,推測會是媒體中心、家用伺服、語音辨識等較有可能是驅動力。各位可別忘了:1986年386 PC出現時,雖然32-bit OS:IBM OS/2也於1987年出現,但真正稍普及使用32-bit功能的卻是1990年的Windows 3.0,甚至嚴格論該是1995年Windows 95,這段期間386 PC只是較快速的16-bit程式執行而已。
加上現有64-bit PC強調可突破4GB記憶體,許多Windows工作站都尚未達4GB,一般PC多半在256MB~768MB左右,看來64-bit PC的全層面成熟,還需要一大段時間,現階段購買僅是當快速的32-bit PC而已。