64-bit processor (64-bit computing)

Apa itu prosesor 64-bit (komputasi 64-bit)?

Prosesor 64-bit merujuk pada mikroprosesor yang dapat memproses data dan instruksi dalam potongan 64-bit. Mikroprosesor yang dapat menangani 64-bit melakukan lebih banyak perhitungan per detik dibandingkan dengan prosesor 32-bit. Varian umum dari istilah ini termasuk CPU 64-bit, komputasi 64-bit, dan mikroprosesor 64-bit.
Setiap mikroprosesor menangani dua kriteria utama: alamat memori dan data atau instruksi yang sesuai yang ada di setiap alamat memori. Oleh karena itu, mikroprosesor terkait dengan memori tempat aplikasi dan data dieksekusi, dan jumlah bit yang tersedia pada prosesor menentukan ukuran dan ruang memori, serta volume data yang dapat ditangani oleh prosesor per unit waktu. Ini telah menjadi cara de facto untuk mengklasifikasikan atau mengategorikan prosesor modern.

Prosesor 64-bit menggunakan register internal — lokasi penyimpanan sementara dalam prosesor — yang memiliki lebar 64-bit. Ini biasanya berkaitan dengan bus alamat dan bus data yang juga lebar 64-bit. Bus alamat adalah jalur sinyal listrik yang digunakan untuk menentukan perangkat atau alamat memori yang sedang coba diakses oleh prosesor. Bus data adalah jalur yang digunakan untuk menukar data dengan alamat yang dimaksud. Prosesor juga menyertakan sinyal untuk bus kontrol ketiga, tetapi bus ini biasanya merupakan kumpulan sinyal digital diskrit, atau individu, dan tidak beroperasi seperti bus alamat atau bus data.

Apa perbedaan antara prosesor 32-bit dan 64-bit?

Prosesor 64-bit dapat mencakup dan mendukung teknologi canggih berikut:

• kecepatan jam sistem dan bus yang lebih cepat;
• hiper-threading dan pertukaran data cepat;
• cache internal yang lebih besar; dan
• set instruksi canggih.

Namun, fitur-fitur ini umumnya bukan hasil langsung dari register 64-bit atau desain bus alamat atau data. Untuk tujuan kita, perbedaan utama antara prosesor 32-bit dan 64-bit adalah peningkatan lebar bus.
Notasi sederhana dari 64-bit mungkin terdengar tidak mengesankan dengan sendirinya, tetapi penggunaan 64 bit membawa implikasi yang kuat untuk komputer. Dalam bahasa biner, 2⁶⁴, atau dua dipangkatkan 64, setara dengan 18.446.744.073.709.551.616 angka unik. Untuk bus alamat, itu sekitar 18 exabyte ruang memori yang dapat dialamatkan. Untuk bus data, itu adalah 18 kuintiliun nilai yang mungkin. Itu jauh lebih banyak daripada 4 gigabyte ruang memori yang dapat dialamatkan yang mungkin dengan prosesor 32-bit sebelumnya (2³² = 4.294.967.296).

Penjelasan kompatibilitas komputasi 64-bit

Mengingat investasi besar yang terlibat dalam perangkat keras dan perangkat lunak komputer, gagasan tentang kompatibilitas mundur sangat penting — apakah apa yang saya miliki sekarang akan bekerja pada sesuatu yang berbeda atau baru? Berpindah dari arsitektur 32-bit ke 64-bit berpotensi menjadi disruptif. Meskipun komputasi 64-bit telah menjadi norma selama lebih dari satu dekade, penting untuk mempertimbangkan implikasi dari transisi semacam itu.
Perangkat keras. Prosesor 64-bit tidak kompatibel dengan prosesor 32-bit. Jumlah pin sinyal yang terlibat dalam pengemasan prosesor sudah cukup untuk memastikan bahwa prosesor 64-bit tidak dapat begitu saja dipasang ke soket prosesor 32-bit di motherboard komputer. Setidaknya, komputer 64-bit memerlukan penggantian motherboard seluruhnya untuk mendukung prosesor 64-bit, konfigurasi jam dan bus yang berbeda, chipset baru untuk menghubungkan prosesor dengan perangkat input/output lain seperti disk dan port, serta soket untuk perangkat memori yang jauh lebih besar.

Sebagian besar diagnostik sistem mengungkapkan konfigurasi perangkat keras prosesor saat ini. Misalnya, Microsoft Windows 10 menunjukkan detail sistem dasar dengan memilih Settings > About.

Sistem operasi. Prosesor 64-bit telah berusaha keras untuk mendukung kompatibilitas antara sistem operasi 32-bit dan 64-bit. Pemilik komputer yang melisensikan OS 32-bit seharusnya dapat menginstal ulang atau menggunakan OS tersebut di komputer 64-bit. Namun, fitur, fungsionalitas, dan kinerja canggih dari prosesor 64-bit mungkin tidak tersedia tanpa OS 64-bit yang sesuai. Sistem operasi yang baru muncul, seperti Windows 11, menghapus dukungan untuk arsitektur 32-bit dan tidak lagi mendukung komputasi 32-bit.

Driver perangkat lunak. Driver adalah potongan kecil perangkat lunak yang dirancang untuk memperluas kemampuan dan kompatibilitas OS dengan memungkinkan OS mengenali, mengonfigurasi, dan menggunakan perangkat keras. Driver harus cocok dengan OS. Jadi, OS 32-bit harus dijalankan dengan driver 32-bit, dan OS 64-bit harus menggunakan driver 64-bit yang sesuai. Driver 32-bit tidak kompatibel dengan OS 64-bit. Sebagian besar perangkat keras memiliki versi driver 32-bit dan 64-bit yang tersedia, jadi pilihlah versi driver yang sesuai dengan OS.

Jika driver 64-bit tidak tersedia untuk perangkat keras, mungkin ada kemungkinan untuk menggunakan driver 64-bit generik, meskipun beberapa fitur khusus atau proprietary dari perangkat mungkin tidak tersedia. Jika tidak, perangkat tersebut perlu diganti dengan perangkat baru yang menyertakan driver yang sesuai.

Aplikasi. Sebagian besar aplikasi 32-bit berfungsi pada prosesor 64-bit dan OS 64-bit. Satu-satunya aplikasi yang tidak berfungsi dengan baik pada platform 64-bit adalah aplikasi yang bergantung secara khusus pada driver 32-bit — yang tidak kompatibel dengan OS 64-bit — atau aplikasi yang menyertakan instruksi atau kode khusus prosesor 32-bit. Saat ini, hanya aplikasi yang paling unik atau niche yang terus menggunakan lingkungan 32-bit, dan hampir semua aplikasi perusahaan memiliki pembaruan dan patch yang tersedia untuk menangani versi perangkat lunak 64-bit.

Keuntungan dan keterbatasan prosesor 64-bit

Prosesor 64-bit menawarkan banyak keuntungan, termasuk yang berikut:

• Ruang memori jauh lebih besar. Jumlah ruang memori yang dapat dialamatkan sebesar itu memungkinkan komputer untuk memuat dan menjalankan program perangkat lunak besar dan kompleks yang menggunakan set data besar — semua dimuat dan dijalankan di memori komputer. Program-program ini dapat mencakup aplikasi desain berbantuan komputer dan aplikasi visualisasi data lainnya, sistem manajemen basis data, aplikasi teknis dan ilmiah seperti Hadoop dan alat big data lainnya, serta server berkinerja tinggi. Selain itu, ruang memori yang sangat besar ini dapat dengan mudah mendukung virtualisasi logis dan penerapan banyak mesin virtual secara bersamaan.
• Kinerja lebih baik saat memindahkan data. Memindahkan dan memproses lebih banyak data lebih cepat adalah kunci dari kinerja prosesor. Karena prosesor menggunakan 64 bit untuk alamat dan data, prosesor dapat membawa dua kali lebih banyak data dibandingkan prosesor 32-bit dalam setiap siklus jam. Ini memungkinkan prosesor untuk menangani jauh lebih banyak data dan instruksi per unit waktu daripada prosesor sebelumnya.
• Lebih banyak detail dalam data 64-bit. Tidak hanya data 64 bit dapat memindahkan lebih banyak potongan data kecil, sebuah word data 64-bit dapat dengan mudah mengekspresikan lebih banyak resolusi data — 2⁶⁴ status yang berbeda dibandingkan 2³², atau bahkan lebih kecil 2¹⁶ atau 2⁸, status. Detail tambahan ini dapat memiliki efek dramatis pada kompleksitas dan ekspresi set data, seperti pemetaan topografi atau visualisasi data lainnya.

Namun, ada beberapa kelemahan dari prosesor 64-bit saat ini, termasuk yang berikut:

• Industri yang masih mengikuti perkembangan. Dalam praktiknya, prosesor 64-bit saat ini tidak dapat mengakses semua ruang memori potensial yang ditawarkan oleh 64 bit. Ketika prosesor 64-bit pertama kali dirilis, batas memori praktis adalah sekitar 8 terabyte (TB) karena OS 64-bit awal dan batasan perangkat keras lainnya. Saat ini, OS dan perangkat keras pendukung telah berkembang, dan prosesor 64-bit biasanya terbatas pada sekitar 256 TB — hanya 48 bit — ruang memori karena OS saat ini dan batasan desain memori yang tersisa. Masalahnya bukanlah bahwa prosesor 64-bit tidak dapat menggunakan semua 64 bit, tetapi industri komputer lainnya masih mengejar dan berkembang untuk tumbuh ke dalam kapasitas besar tersebut. Jadi, masalah ini seharusnya hilang dalam beberapa tahun mendatang.
• Pemborosan memori. Komputasi 64-bit menawarkan kompatibilitas mundur dengan komputasi 32-bit. Namun, terjemahan dari lingkungan komputasi 32-bit ke 64-bit dapat menyebabkan kapasitas memori yang terbuang, tergantung pada cara data diformat dan disimpan. Sebagai contoh, beberapa aplikasi 32-bit dan set data mungkin perlu menambahkan padding — pada dasarnya data null — untuk menempati 32 bit tambahan di setiap alamat. Ini bekerja, tetapi bukan penggunaan kapasitas tambahan yang efektif ketika menggunakan perangkat lunak atau data 32-bit lama. Masalah ini juga seharusnya hilang seiring waktu seiring perangkat lunak warisan 32-bit lama diperbarui dan diganti dengan program setara 64-bit.

Istilah CPU dan mikroprosesor digunakan secara bergantian