10大IT關鍵技術-64bit Computing

目前廣為使用的32位元運算平臺，最大的致命傷在於僅僅4GB的記憶體定址空間，應用於一般環境尚稱足夠，不過對於企業的大型資料庫、ERP、CRM等高階應用軟體，4GB已是捉肘見襟。就企業應用來說，32位元處理器的發展顯然已到達瓶頸，提升效能最直接有效的辦法，就是升級至64位元運算環境。就如同十多年前從286轉移至386，從16位元轉進至32位元一樣，邁向64位元將是未來IT產業不可抵擋的發展趨勢。

64位元處理器在最近成為熱門話題，另一項因素是英特爾、AMD這兩家原本稱霸32位元運算領域的處理器大廠，近年來不約而同跨入64位元運算領域。英特爾繼2000年推出第一顆IA-64架構處理器Itanium（代號Merced）之後，去年7月發表接替的Itanium 2（代號McKinley）。AMD則是經過數年醞釀之後，在今年4月發表AMD64（舊稱x86-64）架構的Opteron處理器。64位元處理器沿革與現況

傳統32位元CISC處理器業者切入64位元，原本在這塊領域經營已久的RISC處理器廠商如昇陽和IBM，自是不會坐視地盤遭人搶佔，紛紛強化現有處理器的製程、時脈，甚至提前公布未來的發展藍圖，可以想見未來64位元運算市場將是熱鬧可期。

HP Alpha

64位元處理器並不是什麼新技術，早在1992年，迪吉多（DEC）就率先發表業界第一顆64位元處理器－Alpha 21064。這顆處理器是以32位元RISC架構的MIPS處理器為基礎所開發出來的，最初的設計用意是為了執行VAX電腦使用的OpenVMS作業系統。之後的Alpha 21164、21264PC等型號，在開放式作業系統盛行下，也開始支援Unix和Windows NT。

迪吉多被康柏併購之後康柏決定放棄對Windows平臺的支援，讓Alpha處理器專注於Open VMS和Tru64 Unix作業系統的伺服器和工作站，不過業務拓展並不順利。康柏被惠普併購之後，Alpha便成為惠普Unix伺服器家族的成員之一。

IBM Power4

自1990年開始發展的IBM Power處理器，是由IBM、Motorola、Apple等公司合組的PowerPC聯盟所共同研發。早期同樣是採32位元RISC架構，自Power3開始跨入64位元，目前最高階的是Power4+，時脈達1.7GHz。IBM Power4是最早採用SOI、Copper、MCM等先進半導體技術所設計製造的處理器，廣為運用在IBM的大型主機、Unix伺服器。

HP PA-RISC

惠普的HP PA-RISC處理器早在1986年即出現，最初為32位元架構，一直到1997年發表64位元架構的PA-8000，目前的規格是PA-8700+，時脈875MHz，下一代時脈1GHz的PA-8800將於明年年初和最新的Superdome伺服器一起發表。PA-RISC主要應用在惠普自家的Unix伺服器和工作站，支援惠普自行研發的Unix作業系統HP-UX。

Sun UltraSPARC

昇陽在1995年首度推出64位元的UltraSPARC處理器，目前已進展至第三代的UltraSPARC III，時脈從900MHz至1.2GHz，採0.18微米製程，內建8MB第二階快取記憶體。UltraSPARC處理器主要運用在昇陽的Unix伺服器和工作站，執行Solaris作業系統。接替UltraSPARC III的UltraSPARC IV預計明年問世。

Intel Itanium

由於英特爾過去堅守的32位元CISC/x86處理器架構已到達瓶頸，為跨入64位元架構，英特爾和惠普於1994年達成技術合作協議，希望能共同開發出100％硬體相容執行HP PA-RISC系統與IA32系統的64位元處理器，即是代號Merced的Itanium。不過由於Itanium在發表之初，是以模擬程式方式模擬執行HP-UX 11i v1.5作業系統；而在執行IA32/x86程式方面，又因為其超長指令集運算架構（VLIW），無法以超序方式執行，導致Itanium雖然都可執行RISC和x86的軟體，效能卻相當低落。

到了2002年發表接替的Itanium2，英特爾決定放棄Itanium以硬體直接執行IA32/x86程式的方式，純粹改用軟體模擬，在效能上有很大的改善。根據官方說法，Itanium2 1.5GHz在執行軟體模擬執行層的效能，已經和同時脈的Intel Xeon相當，這代表日後Itanium的IA64架構將有可能完全取代現有的IA32架構。

根據惠普的規畫，2005年後，惠普現有 PA-RISC、Alpha、NonStop等處理器的64位元伺服器，將全部採用Itanium系列處理器。在此之前，這些處理器還是會按照原有計畫，繼續推出新的型號以作為過渡。顯然在三年之後，惠普將全部放棄目前的RISC架構伺服器，將高階伺服器、工作站平臺一統在Itanium的IA64架構之下。AMD Opteron

AMD在2003年4月發表的Opteron，是業界第一顆將64位元運算技術引進x86指令集架構的處理器。它是以現有的x86為基礎，將整數邏輯暫存器延伸至64位元，並改良了IA32暫存器數目不足的缺點，在執行純64位元模式時，增加了8組64位元整數邏輯暫存器和8組128位元浮點暫存器，並維持和現有32位元的相容性（僅取消兩個舊有指令集），用戶不但可以執行現有的32位元作業系統和應用程式，未來還能在不更動硬體架構的情況下，順利升級至64位元平臺。對企業來說，採用AMD64平臺最直接的好處就是在32位元轉換至64位元的過程中，能有效降低總體持有成本（TCO），並能獲得最大的投資報酬率（ROI）。

在64位元作業系統支援上，目前僅Linux陣營有支援Opteron處理器的作業系統，不久後微軟的Windows Server 2003 64bit Edition for Opteron也會面世。硬體方面也已經獲得IBM、昇陽等大廠的支持，IBM不久前便推出一款搭載雙Opteron的伺服器eServer 325。真的有升級64位元的必要嗎？

今年4月，微軟發表新一代伺服器作業系統Windows Server 2003，其中一個版本即是專門支援Itanium2的Windows Server 2003 64bit Edition，支援多達64顆處理器，可執行大型資料庫、ERP、CRM、伺服器整併等高階企業應用。微軟的這個動作無疑是為銷售狀況停滯已久的Itanium系列伺服器，打了一針強心劑。不過英特爾若想實現「三至五年內讓Itanium成為高階伺服器市場主流」的目標，恐怕還有很長的一段路要走。

目前Itanium伺服器的發展瓶頸，主要在於應用軟體的開發並不足夠。相較於RISC平臺已有上萬種成熟的應用軟體，IA64平臺僅一千多種顯然不足。此外，由於是全新的架構，用戶如打算從32位元平臺過渡至64位元平臺，作業系統和應用軟體都將面臨移植，如何保障長時間穩定運作和原有的投資不被浪費，都是企業必需認真思考的問題。

Opteron的AMD64架構可兼容32位元和64位元運算，對於目前仍普遍使用32位元應用軟體的企業來說，不僅可以保障過去的投資，更保留了未來平滑升級至64位元平臺的可能，重要的是Opteron已被證實在兩種運算架構下的效能表現都相當優異，似乎最佳的64位元運算解決方案。不過AMD若打算搶下部分的企業中、高階運算市場，首先要做的是增加企業對其產品的信賴度。企業運算環境首要講求的是穩定性，其次才是效能，從未在企業IT領域有所作為的AMD，要說服企業將他們的產品運用於關鍵任務，是有其困難度。

目前除了資料庫以外，幾乎沒有任何主流應用軟體需要用到64位元運算，顯示出高階應用領域之外，在企業運算環境的中層和前端，64位元處理器的市場並不成熟。事實上，並不是所有的用戶都需要64位元資料庫，對很多用戶來說32位元運算能力已經足夠。目前32位元資料庫用戶遠比64位元資料庫用戶來得多，根據調查，64位元資料庫用戶的比例大概只占20～30%左右。因此市場一定要出現一些重要的軟體元件後，64位元運算才會正式進入高速成長階段。文⊙張智鴻