CPU 128 บิต ต่างจาก CPU 64 บิต อย่างไร ? แล้วเราจะมีโอกาสได้เห็นไหมนะ ?

CPU 128 บิต ต่างจาก CPU 64 บิต อย่างไร ?
แล้วเราจะมีโอกาสได้เห็นไหมนะ ?

ช่วงหลายปีมานี้จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีต่าง ๆ มีการเติบโตกันอย่างก้าวกระโดด จาก PC ตั้งโต๊ะตัวเขื่องมาเป็นโน้ตบุ๊กสำหรับพกพา และพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนเกิดเป็นแท็บเล็ตและสมาร์ทโฟนแสนสะดวกสบายที่เราใช้งานกันอยู่ในทุกวันนี้ ซึ่งแกนหลักของอุปกรณ์เหล่านี้นั้นก็ย่อมต้องการ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) มาช่วยประมวลผลด้วยกันทั้งสิ้น และเราจะเห็นได้ว่าไม่ใช่แค่อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีการพัฒนาเท่านั้น แต่เจ้าตัว CPU เองก็มีการพัฒนาด้วยเช่นเดียวกัน

เพราะจากในช่วงแรกที่เราใช้งาน CPU แบบ 8 บิต (Bits) ไปเป็นแบบ 16 บิต จนพัฒนามาเป็น CPU 32 บิต และก้าวไปเป็น CPU 64 บิต ที่เราคุ้นเคยกันดี ยิ่งได้เห็น GPU ที่พากันพัฒนาไปถึง 128 บิต, 256 บิต และ 512 บิต แล้วก็ทำให้หลาย ๆ คนเฝ้ารอคอยที่จะได้เห็นและใช้งาน CPU 128 บิต กันอย่างใจจดใจจ่อ (หากสังเกตแล้วก็จะเห็นได้ว่าตัวเลข Bit นั้นจะมีการเพิ่มขึ้นถึงเท่าตัวในการพัฒนาแต่ละครั้ง)

CPU แบบ 128 บิต แตกต่างจาก 64 บิต อย่างไร ?

เชื่อว่าหลาย ๆ คนน่าจะเข้าใจกันว่า CPU 128 บิต ก็คือการ "อัปเกรด" CPU 64 บิต แบบคูณสอง ซึ่งมันก็ไม่ใช่เรื่องผิดเสียทีเดียว เพราะ CPU 128 บิต นั้นจะต้องมี 128 บิต Integers และ 128 บิต Bus ที่มีการรับ-ส่ง และประมวลผลระหว่างกันได้อย่างเสถียร และสามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมาก ๆ ได้อย่างรวดเร็ว และฉับไว

แต่ส่วนที่ต่างกันโดยสิ้นเชิงของ CPU 128 บิต และ CPU 64 บิต นั้น ก็ได้แก่ "สถาปัตยกรรม (Architecture)" ภายในที่ก้าวไกลไปกว่าเดิม และมันก็ต้องอาศัยมากกว่าแค่การเพิ่มหน่วยความจำเพื่อรองรับ แคช (Cache) ขนาดใหญ่ให้โปรแกรมสามารถรันได้ในอัตราความเร็วคงที่และเสถียรมากพอ รวมทั้งมันยังต้องการพลังงานที่มากขึ้น และจำเป็นที่จะต้องใช้งานหน่วยประมวลผล ที่มีระบบระบายความร้อนขนาดใหญ่มากตามไปด้วย ดังนั้นแผงวงจรและอุปกรณ์อื่น ๆ นั้นก็ย่อมต้องกินพื้นที่ภายในเคสที่มากขึ้นและทำให้มันมีขนาดใหญ่และน้ำหนักมากกว่าเดิมค่อนข้างมาก และก็คงไม่มีผู้ใช้คนไหนชื่นชอบการที่มีเคส CPU ขนาดใหญ่มาตั้งวางกินพื้นที่ในห้องอย่างแน่นอน

ดังนั้นการพัฒนา CPU 128 บิต นั้นไม่ใช่แค่การ "อัปเกรด" หน่วยประมวลผลเท่านั้น แต่ผู้พัฒนานั้นต้องพยายามหาทางพัฒนาสถาปัตยกรรมใหม่ ๆ ที่สามารถย่อขนาดชิ้นส่วนอุปกรณ์ภายในทุกส่วนให้มีขนาดพอเหมาะและสามารถใช้งานได้อย่างเสถียรด้วย จึงถือเป็นงานยากไม่น้อยในการจะพัฒนา CPU 128 บิต ขึ้นมาให้เราเห็นกันในเร็ว ๆ นี้

ภาพจาก : https://i.ytimg.com/vi/ni4C8JOKeaU/maxresdefault.jpg

ปัจจุบันนี้ CPU 64 บิต ยังทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพสูงสุด !

ก่อนจะไปถึงการพัฒนา CPU 128 บิต แล้วเราก็น่าจะต้องมาลองวิเคราะห์ CPU 64 บิต ที่หลาย ๆ คนใช้งานกันในตอนนี้ก่อน เพราะอันที่จริงแล้วเจ้า CPU 64 บิต นั้นยังไม่สามารถประมวลผลได้อย่างเต็มประสิทธิภาพสูงสุดที่ 64 บิต ตามชื่อของมันเลย ?

โดยในทางทฤษฎีแล้ว CPU แบบ 64 บิต จะสามารถประมวลผลได้ราว 48 บิต (Address Line) เพียงเท่านั้น ซึ่งจำนวนเท่านี้มันก็มากพอสำหรับการสำรองข้อมูลถึง 256 Terabyte แล้ว แต่ในการทำงานจริงอาจไม่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบตามหลักทฤษฎี เพราะหากดูจาก AWS (ระบบ Cloud ของ Amazon) นั้นก็พบว่า CPU 64 บิต ของค่ายดังอย่าง Intel ที่บริษัทวางใจใช้งานนั้นสามารถเก็บข้อมูลได้เพียง 24-terabyte, หรือ 45 บิต addresses เท่านั้น (ข้อมูลของปี ค.ศ. 2020 (พ.ศ. 2564))

ภาพจาก : https://stackoverflow.com/questions/63975447/why-virtual-address-are-48 บิตs-not-64 บิตs

แล้วตัวเลข 64 บิต มากจากไหน ?

มาถึงตรงนี้หลายคนน่าจะสงสัยว่าถ้าหากตัวประมวลผล (Processor) ของ CPU นั้นสามารถประมวลผลได้แค่ 40-48 บิต addresses แล้วตัวเลข 64 มาจากไหนกัน ? และถ้าหากว่ามันทำงานได้เต็มประสิทธิภาพจะสามารถประมวลผลได้ดีแค่ไหนกันนะ ?

ตัวเลข 64 ของ CPU 64 บิต นั้นมาจากจำนวน Bus หรือตัวรับ - ส่งสัญญาณภายในของ CPU นั่นเอง ซึ่งการที่มีตัวรับ - ส่งสัญญาณนั้นไม่ได้แปลว่ามันจะรองรับการประมวลผลได้ในจำนวนเท่ากับที่ได้ระบุไว้ เพราะระบบการทำงานของ CPU นั้นมีความซับซ้อนค่อนข้างมาก แต่หากมันสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพในทุกด้านแล้วละก็ มันจะมีความสามารถในการใช้งานแบบเหลือล้นเลยทีเดียว ตัวอย่างเช่น RAM ของ CPU 64 บิต นั้นมีขนาด 2⁶⁴ หรือ 18.44 Exabytes ซึ่ง 1 Exabyte นั้นก็มีค่าเท่ากับ 1 พันล้าน Gigabyte นั่นแปลว่าหาก RAM ของ CPU 64 บิต ทำหน้าที่ได้เต็มประสิทธิภาพนั้นก็จะสามารถจัดการข้อมูลได้มากกว่าล้านล้าน Gigabyte กันเลยทีเดียว !

เราจะมีโอกาสได้เห็น CPU 128 บิต หรือไม่ ?

อย่างที่อธิบายไปข้างตนว่า CPU 64 บิต ที่ใช้งานกัน ณ ตอนนี้นั้นยังไม่สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ และได้มีการคาดเดาว่าเราน่าจะต้องใช้เวลาถึงเกือบสองศตวรรษเลยทีเดียวกว่าจะไปถึงจุดนั้น นั่นแปลว่าเราจะต้องรอไปอีกนานกว่าจะถึงคิวของ CPU 128 บิต 

ไม่เพียงเท่านั้น กำลังหลักในการผลิตและพัฒนา CPU อย่างบริษัท ARM ก็ได้อออกมากล่าวเองอีกด้วยว่าพวกเขายังไม่มีแผนที่จะพัฒนาชิป CPU 128 บิต ที่ใช้ร่วมกับสถาปัตยกรรม ARM ในตอนนี้เพราะพวกเขามองว่ามันค่อนข้างที่จะ "เกินความต้องการ" ของผู้ใช้ และการพัฒนา CPU 128 บิต ขึ้นมาก็ต้องใช้ทุนมหาศาล ซึ่งแปลว่ามันจะต้องถูกจัดจำหน่ายด้วยราคาที่สมเหตุสมผลกับที่ลงทุนไป ดังนั้นพวกมันก็น่าจะมีราคา "เกินเอื้อม" สำหรับผู้ใช้ทั่วไปและมีแค่ผู้คนเฉพาะกลุ่มเท่านั้นที่จะยอมควักกระเป๋าเพื่อสัมผัสกับประสบการณ์ใหม่จาก CPU 128 บิต ซึ่งการลงทุนเสี่ยงผลิตสิ่งที่อาจไม่ทำกำไรให้บริษัทขึ้นมานั้นก็คงจะไม่ดีนัก เพราะหากล้มเหลวหรือได้รับความนิยมน้อยก็อาจก่อให้เกิดปัญหาทางการเงินของบริษัทได้เลยทีเดียว

ภาพจาก : https://www.androidheadlines.com/2013/11/arm-denies-development-128 บิต-chips-simply-arent-needed.html

อีกทั้งในด้านของระบบปฏิบัติการเองก็สำคัญไม่แพ้กันเพราะมีการพัฒนา CPU 128 บิต ออกมาให้ได้ยลโฉมกันแล้วแต่ระบบปฏิบัติการไม่สามารถที่จะรองรับการทำงานของมันได้ก็ยากที่จะดึงประสิทธิภาพของ CPU ออกมาอย่างเต็มที่ แม้ว่าในตอนนี้ CPU 64 บิต จะสามารถรันเกมหรือการทำงานอื่นบางอย่างแบบ 128 bit ได้แล้ว แต่ในส่วนของระบบปฏิบัติการหลักอย่าง Windows, MacOS หรือแม้แต่ Linux ก็ยังไม่ได้มีท่าทีว่าจะทำการพัฒนาระบบโดยรวมให้รองรับการใช้งานร่วมกับ CPU 128 บิต เลย

ดังนั้นถึงแม้ว่าเราจะมี GPU ที่รองรับการทำงานแบบ 128 บิต (หรืออาจรองรับการทำงานถึง 256 และ 512 บิต) ใช้งานเป็นที่เรียบร้อย แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าเราจะมีโอกาสได้เห็น CPU 128 บิต กันในเร็ว ๆ นี้ เพราะสถาปัตยกรรมที่รองรับการทำงานของ CPU 128 บิต ได้นั้นก็ไม่ใช่ว่าจะพัฒนาขึ้นมาได้ง่าย ๆ (แม้ว่าการพัฒนาทุกอย่างจะเป็นงานยากอยู่แล้ว แต่พอเป็นเรื่องของ CPU นั้นก็ต้องคูณความยากเพิ่มเข้าไปอีกไม่น้อย)

อย่างไรก็ตาม เชื่อว่าในอนาคตเราก็น่าจะมีโอกาสได้เห็น CPU 128 บิต กันอย่างแน่นอน เพียงแต่อาจจะไม่ใช่ใน 10 หรือ 20 ปี ข้างหน้านี้ แต่เป็นในอนาคตอันไกลที่ยังไม่สามารถคาดเดาเวลาได้ ในตอนนี้เราน่าจะต้องรอให้ทางบริษัทต่าง ๆ พัฒนา CPU 64 บิต ที่สามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพออกมาเสียก่อนแล้วค่อยมองถึงอนาคตต่อไป เพราะลำพังแค่ CPU 64 บิต ในตอนนี้ก็รองรับการทำงานด้านต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเพียงพอ (หรือเกินพอ) แล้ว แต่ในอีกหลายปีข้างหน้าเราอาจต้องการ CPU 128 บิต มาใช้งานกันในชีวิตประจำวันเพื่อรองรับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในอนาคตก็เป็นได้ (ตอนนี้ก็ทำได้แค่ดู CPU 128 บิต ใน Rick & Morty แก้ขัดไปก่อน)

ภาพจาก : https://blog.itcreations.com/battle-of-the-decade-amd-epyc-vs-intel-xeon/