64 bits para niños
Cuando hablamos de 64 bits en el mundo de las computadoras, nos referimos a la cantidad de información que un procesador puede manejar al mismo tiempo. Imagina que es como el ancho de una carretera: una carretera de 64 bits puede llevar mucha más información que una de 32 bits.
Este término se usa para describir:
- Las partes internas de una computadora, como la CPU (el "cerebro" de la computadora) y la ALU (la parte que hace cálculos). Se refiere al tamaño de sus componentes internos, como los registros y los buses (caminos por donde viaja la información), que pueden manejar 64 bits de datos a la vez.
- Cómo se organiza una computadora para manejar datos, como números enteros o direcciones de memoria, que también pueden ser de 64 bits.
- Desde el punto de vista del software, significa que los programas pueden usar direcciones de memoria más grandes, lo que les permite acceder a mucha más RAM.
- En el mundo de las imágenes digitales, a veces se usa para describir imágenes con muchos colores y detalles, aunque es un uso menos común.
Los sistemas de 64 bits se hicieron muy conocidos con las consolas de videojuegos de quinta generación, como la Nintendo 64, que usaban procesadores de 64 bits.
Contenido
¿Qué es la Microarquitectura de 64 bits?
¿Cómo funcionan los procesadores de 64 bits?
Los microprocesadores de 64 bits existen en supercomputadoras desde los años 60. A mediados de los años 90, llegaron a los servidores y estaciones de trabajo. En 2003, comenzaron a usarse masivamente en las computadoras personales, que antes usaban procesadores de 32 bits. Esto ocurrió con la llegada de arquitecturas como x86-64 y los procesadores PowerPC G5.
Aunque un procesador sea de 64 bits por dentro, sus conexiones externas (los buses de datos o de direcciones) pueden tener un tamaño diferente. Sin embargo, cuando decimos que una computadora es de 64 bits, generalmente nos referimos a que sus componentes principales, como los registros, pueden procesar datos de 64 bits tanto interna como externamente.
¿Por qué son importantes los 64 bits?
Los procesadores tienen diferentes tipos de "cajas" internas llamadas registros. Algunos registros guardan números enteros y otros guardan números decimales. Solo los registros de números enteros pueden guardar las direcciones de memoria, que son como las "direcciones" donde la computadora guarda la información.
Los procesadores de 64 bits son mejores para tareas que necesitan manejar grandes cantidades de información. Por ejemplo, son ideales para editar vídeo digital, hacer cálculos científicos complejos o trabajar con bases de datos muy grandes. También son muy útiles para la multitarea (hacer muchas cosas a la vez) y para sistemas que combinan varias computadoras para trabajar juntas.
¿Cuánta memoria pueden usar?
Una de las mayores ventajas de los procesadores de 64 bits es que pueden acceder a muchísima más RAM (memoria de trabajo) que los de 32 bits.
- Los procesadores de 32 bits solo pueden usar un máximo de 4 gigabytes (GB) de RAM.
- Los procesadores de 64 bits, en teoría, pueden usar hasta 16 exabytes de RAM. Un exabyte es una cantidad de memoria gigantesca, ¡mucho más de lo que cualquier computadora personal necesita hoy en día!
Cuando se diseñaron los procesadores de 32 bits, 4 GB de memoria parecían una cantidad enorme. Pero con el tiempo, la memoria se hizo más barata y las computadoras necesitaron más. Por eso, a principios de los años 90, las empresas comenzaron a crear chips de 64 bits, primero para supercomputadoras y luego para computadoras personales. Esto permitió que las computadoras manejaran problemas más grandes y complejos.
Hoy en día, aunque los procesadores de 64 bits pueden direccionar una cantidad inmensa de memoria, las computadoras suelen tener un límite práctico de RAM que pueden usar, ya que no es necesario soportar la capacidad total teórica. Por ejemplo, una computadora puede configurarse con cientos de gigabytes de memoria, lo cual es más que suficiente para la mayoría de las tareas.
¿Qué pasa con los sistemas operativos y programas?
Para aprovechar los 64 bits, el sistema operativo (como Windows, macOS o Linux) debe estar diseñado para 64 bits. Los programas también deben ser compatibles.
- Compatibilidad: La mayoría de los sistemas operativos de 64 bits pueden ejecutar programas de 32 bits sin problemas. Sin embargo, los controladores (programas que permiten que el hardware funcione con el sistema operativo) deben ser de 64 bits para que funcionen correctamente en un sistema de 64 bits. Es importante verificar esto antes de cambiar a un sistema de 64 bits.
- Actualización: Si tienes un sistema operativo de 32 bits y quieres pasar a uno de 64 bits, generalmente no puedes hacerlo con una simple actualización. Necesitarás instalar una versión específica de 64 bits del sistema operativo.
¿Qué procesadores de 64 bits existen?
Algunas de las arquitecturas de procesadores de 64 bits más conocidas son:
- DEC Alpha
- IA-64 de Intel (usada en los procesadores Itanium)
- AMD64 de AMD (usada en procesadores como Athlon 64, Opteron)
- Intel 64 (usada en procesadores Intel como Pentium 4, Xeon, Core 2 Duo)
- SPARC (de Sun y Fujitsu)
- IBM POWER y PowerPC (de IBM y Motorola)
- z/Architecture de IBM (para grandes computadoras centrales)
- MIPS64
- PA-RISC de HP
- ARMv8-A (usada en muchos teléfonos inteligentes y tabletas modernas)
Muchos de estos procesadores pueden ejecutar programas de 32 bits sin perder rendimiento. Esto se llama "soporte biarquitectura" o "soporte multiarquitectura".
Breve historia de los procesadores de 64 bits
- 1961: IBM lanza la supercomputadora IBM 7030 Stretch, que usaba palabras de 64 bits.
- 1976: Cray Research lanza la primera computadora Cray-1, también basada en una arquitectura de 64 bits.
- 1991: MIPS Technologies produce el primer microprocesador de 64 bits, el R4000.
- 1992: Digital Equipment Corporation (DEC) presenta el Alpha, una arquitectura pura de 64 bits.
- 1996: Nintendo lanza la consola de videojuegos Nintendo 64, con un procesador MIPS R4000 modificado.
- 2003: AMD lanza sus procesadores Opteron y Athlon 64 con arquitectura AMD64, llevando los 64 bits a las computadoras personales. Apple también lanza sus CPUs PowerPC G5 de 64 bits.
- 2004: Intel, viendo el éxito de AMD, lanza sus propias extensiones de 64 bits (EM64T) para sus procesadores.
- 2005: Microsoft lanza Windows XP Professional x64 Edition. Microsoft lanza la consola Xbox 360 con un procesador PowerPC de 64 bits.
- 2011: ARM Holdings anuncia ARMv8-A, la primera versión de 64 bits de su arquitectura.
- 2013: Apple lanza el iPhone 5S, el primer teléfono inteligente de 64 bits.
- 2014: Google lanza el Nexus 9, el primer dispositivo Android con un procesador de 64 bits.
¿Más allá de los 64 bits?
Por ahora, los 64 bits son suficientes para la mayoría de las necesidades. Sin embargo, algunas supercomputadoras ya usan números de 128 bits para cálculos muy específicos.
Arquitectura de computadoras y el "Efecto 2038"
¿Qué es el Efecto 2038?
El "Efecto 2038" es un problema que afecta a algunos programas antiguos, especialmente en sistemas Unix, que usan una forma específica de contar el tiempo. En muchos sistemas de 32 bits, el tiempo se guarda como un número entero de 32 bits. Este número tiene un límite.
Cuando ese número llegue a su valor máximo (el 19 de enero de 2038 a las 03:14:07 UTC), el contador se "reiniciará" a un valor negativo, lo que podría causar errores en los programas. Los sistemas de 64 bits usan números de 64 bits para el tiempo, lo que soluciona este problema por miles de millones de años.
¿Cómo afecta el software?
A veces, el software diseñado para 32 bits no funciona bien en sistemas de 64 bits, especialmente los controladores. Sin embargo, muchos programas de código abierto se pueden adaptar fácilmente para funcionar en 64 bits. Un programa de 32 bits puede funcionar en un procesador de 64 bits, pero un programa de 64 bits no puede ejecutarse en un procesador de 32 bits.
Los programadores deben tener cuidado al escribir código para 64 bits, ya que el tamaño de las "direcciones" de memoria (punteros) es diferente al de otros tipos de datos. Si no se maneja correctamente, puede haber errores.
Ventajas y desventajas de los 64 bits
Ventajas
- Más registros: Los procesadores de 64 bits pueden usar más "cajas" internas (registros) para guardar información, lo que puede hacerlos más rápidos.
- Más memoria RAM: Pueden manejar muchísima más memoria RAM, lo que es crucial para programas que necesitan mucha memoria, como los de edición de video o diseño gráfico.
- Archivos grandes: Es más fácil trabajar con archivos muy grandes (como películas en alta definición) usando la memoria de la computadora, ya que los sistemas de 64 bits pueden asignar más espacio para ellos.
Desventajas
- Más espacio en memoria: Los programas de 64 bits pueden ocupar un poco más de espacio en la memoria de la computadora. Esto se debe a que las "direcciones" de memoria son más grandes y a veces se necesita espacio adicional para organizar los datos. Esto puede hacer que se use más memoria y que la memoria caché del procesador sea menos eficiente.
- Compatibilidad de controladores: Como se mencionó antes, es fundamental que todos los controladores de tus dispositivos (impresora, escáner, etc.) sean compatibles con 64 bits.
Galería de imágenes
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Microprocesador UltraSPARC-II 64-bit RISC.
Véase también
En inglés: 64-bit computing Facts for Kids
