64位：加速移動設備

新一代智能手機和平板電腦的中端和高端產品上將采用64位的處理器，設備的性能將大幅度地提升。下面CHIP將帶大家一起去了解64位移動系統芯片的技術原理以及當前的市場狀況。

蘋果iPhone 6、Google Nexus 9和HTC Desire 510有何共同點？它們是全球范圍內首批使用64位移動處理器的智能手機。2015年將有許多64位的新移動芯片推出市場，也將有許多智能手機從32位切換到64位。Windows必須從32位切換到64位，是因為32位系統最多只能夠使用4GB的內存，但是對于智能手機和平板電腦來說，4GB的內存完全能夠滿足需求，很顯然移動設備遷移到64位是為了其他的原因，下面CHIP將告訴大家64位移動設備究竟有何優勢。

99%以上的移動芯片使用英國ARM的芯片架構，早在2011年，ARM已經在其32位移動處理器Cortex A15中加入了可以支持更多內存的大物理地址擴展技術，在該技術的幫助下，Cortex A15在32位的環境下可以尋址1TB的內存，因而，對于移動設備來說，并沒有32位Windows操作系統內存容量局限的問題。

雙倍的計算能力

從技術上講，64位架構意味著一個CPU時鐘脈沖能夠處理8個字節（64位），而在32位的系統中每個時鐘脈沖僅可以處理4個字節。這是64位架構的第一個優勢：每一個時鐘脈沖的計算工作翻一番，因此，制造商即使降低CPU的時鐘，智能手機仍然可以擁有更快的響應速度，并且功耗將顯著降低。

不過，64位架構的CPU需要其他一些相應的調整才可以真正發揮其優勢。由于CPU數據是通過總線系統傳送的，因而，總線必須支持64位體系。無論是數據總線還是之間的地址，即使64位系統具體運作時并不真的需要64位，但全部都必須采用64位架構。再有就是CPU相關的內存寄存器，這些被用于基本運算操作的寄存器也必須是64位的，它的情況有點類似于總線：存儲容量是越大越好，更大、更多的寄存器能夠確保更高的性能。

兼容所有應用程序

移動設備向64位遷移主要源于ARM的決定，ARM的系統架構將從ARMv7升級為ARMv8時切換到64位。蘋果是第一個遷移到64位的芯片制造商，并且已經在其iPhone 5S智能手機上推行。不過，很快其競爭對手也已經爭相效仿和實施ARMv8架構，因而市場上有越來越多支持64位的系統芯片（System on Chip，簡稱SoC）。而真正的創新在于ARMv8（請參閱ARMv7與ARMv8的對比表格）：很明顯，在一切都仍然是32位的移動設備世界中，絕對不可能說切換到64位將能夠順利遷移，例如所有的移動設備應用程序仍然是32位的。因此，ARM公司在ARMv8中采用了一種非常巧妙的設計，它結合了兩種模式，可以讓32位應用程序繼續以32位模式工作，而操作系統和64位應用程序可以在64位模式下工作。因而，遷移的過程不會對用戶產生任何困擾，用戶也基本上不會看到什么明顯的變化。

64位指令集

理論上ARMv8可以比此前的架構ARMv7使用更多的內存，64位的ARMv8使用48位的內存尋址，也就是說，新的架構可以管理高達256TB的內存。不過，ARMv8的真正優勢其實是64位指令集A64。ARM重新設計的這一指令集解決了ARMv7一直存在的一些缺點，新的指令集所有指令現在被固定在32位的長度，一個64位指令將可以組合兩個指令。一直以來ARMv7都使用可以改變長度的指令，這聽起來很不錯，但是CPU將需要耗費更多的時間去進行解碼。新的指令集所有指令都是標準的32位大小，它們可以被更快地進行處理。分支預測與預編碼等工作也可以更容易地實現，同時固定長度的指令不容易出錯。

此外，ARM還配備了更大、更多的64位架構寄存器，可以自由使用的寄存器和浮點寄存器數量增加了一倍，這可以提供更高的計算吞吐量。這對于復雜的應用程序非常有幫助，可以更好地支持后臺工作的實時編譯器。編譯器主要負責在程序運行時將代碼轉換成機器語言，因而，這將可以使Web應用程序運行得更快，因為Web應用程序通常使用了大量的JavaScript程序。除此之外，ARMv8在安全性方面也有所提高，它支持SHA-1和SHA-256散列算法，可以實施更有效的AES硬件加密。

不過，64位硬件只是成功的一半，只有在操作系統與應用軟件皆遷移的64位才可以真正發揮64位架構的優勢。好消息是，iOS 8和Android 5.0都將支持64位，應用軟件方面蘋果App Store也已經準備好，而且從2015年2月1日起，新提交到App Store的應用軟件將必須支持64位。至于微軟，暫時還沒有就此發表任何正式的聲明，但是64位Windows Phone的一部原型機已經出現。