64bitコンピューティングの世界(64bit.jp)

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いよいよ８コアの時代になってきました。
IntelさんHT対応で擬似8コア達成。次ぎはAMDさんの番ですね。真性８コアでしょうか。
メモリ4GB以上実装してx64版インストールしましょ。
えっ、メモリ2GB? Home Basic? 32bit?
コアたった4つ? GPU1枚? 冗談でしょ。

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64bitコンピューティング普及の流れ
【当サイト発足時(2004年)の64bit.jp管理人の予測です。若干微修正の必要な部分が出てきていますが面白いので修正を加えず残しておきます。Vistaの基本媒体が32bit版になっているため、64bitOSの普及が遅れそうです。】

	進行状況	予想時期
1	市販マシンの内臓CPUが全て64bitアドレスをもつようになる。同時に32bitマシンは市販されなくなる。	2003～2005年
2	各種ドライバーソフト(プリンターなど周辺機器)の64bit化が行われる。	2004～2006年
3	Linux系,BSD系やHP-UX,Macに続き、Windowsマシンのプレインストール版OSが全て64bit版Windowsになる。 (※当初の予想より遅れていましたが、2009年ソニー春モデルVAIOのラインナップを契機にやっと世代交代に向かうか。)	2005～2006年
4	既存アプリケーションが64bitネイティブ化されてゆく。	2005年～
5	新しいアプリケーションのリリースが64bitネイティブ版のみになる。 (※当初の予想より遅れています。)	2008年～
6	古い32bitマシンが64bitに置き換えられ消えて行く。 (※2008年、既に32bitCPU搭載機はモバイルPCを除き販売されなくなっています。)	2008年
7	64bitマシン上の32bitアプリケーションも徐々に消えて行く。 (※若干遅れていますが、一部のソフトでこの動きが見られるようになりました。)	2009年～
8	64bitという言葉が聞かれなくなる。本サイトも自然消滅。 (※遅れていましたが、Windows7登場で、いつのまにかこういう状況になってきた感じが。。。)	2010年?

64bitとは?

　一般的に64bitとは、読んで字のごとくビット(0 or 1)数が64個のことです。この64個のonとoffの組み合わせによって表現できる値の幅は、2の64剰ということになりとてつもなく大きな値になります。
1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111=2の64剰

　本サイトでの64bitは、コンピューターのCPUがアクセスできるアドレス空間が2の64剰の広さを持っていることを指しています。(演算ユニットの幅は既に 128bit化されています。)
　コンピューターの歴史では、4bit→8bit→16bit→32bitというように進化してきました。
・8bit=2の8剰=256(Byte)
・16bit=2の16剰=65,536(Byte)=64KB=約6万5千バイト
・32bit=2の32剰=4,294,967,296(Byte)=4GB=約43億バイト
・64bit=2の64剰=18,446,744,073,709,551,615(Byte)=16EB(エクサバイト)=約172億GB = 1,844京 6,744兆 737億 955万 1,615バイト
※参考までに、大きな数の読み方は、英語では3ケタ増えるごとに、
キロ(KB)→メガ(MB)→ギガ(GB)→テラ(TB)→ペタ(PB)→エクサ(EB)...
日本語では、４ケタごとに、
万→億→兆→京...

　計算上は16エクサバイトなのですが、実際の64bitCPU、例えばItanium2などは44bitが有効で16テラバイトまでアクセス可能にしているようです。実装できるメモリ空間や外部記憶装置を考えると、これでも現状では十分過ぎると言うことでしょうか。このあたりは64bitの各CPUによって異なります。
・44bit=2の44剰=17,592,186,044,416(Byte)=16(テラバイト)=約17兆バイト
ちなみに一人の人間の細胞数が約100兆個と言われていますので、馴染めないほどの大きな数と言うものではないかもしれません。

　しかし純粋に64bit=16EB(エクサバイト)という数は、少なくとも今現在のコンピューターの処理能力から見れば、とてつもない数です。なぜなら、単純に0～15EBまでカウントアップするプログラムを実行してみれば判ります。最速の64bitCPUを使っても数百年～数千年かかってしまうからです。

64bitへの移行の背景

　なぜbit数が増えて行くのか？それはより広大なメモリ空間を直接アクセス可能になるための恩恵として、アプリケーションの作りにもよりますがレスポンスが飛躍的に向上するなど明らかなメリットがあります。
しかしメリット以外の背景もあります。中でも一番重要なことは、現在のPCの実装メモリが4GBに迫ってきていることにあります。
　これ以上メインメモリを増やしたところで、CPU自体がダイレクトアクセスできないのでは何も意味はありません。以前32bitCPUで16bitOSのWindows3.1を動作させていた当時と同様、セグメンテーション（バンク切り替え）で、ダイレクトアクセス可能なメモリを超えてメモリにアクセスさせることも可能ではありますが、ソフトウェアが複雑化することと、スピード面でのオーバーヘッドが避けられないという致命的なデメリットがあります。
　結局、過去16bit→32bitにうつってきた流れを振り返ると、何もそんなに複雑なことを考えなくても、アドレッシングを64bitにすれば問題は全て解決という見方が大勢を占めることになるのだと予想されます。

＜補足＞
　では128bit(もしくは64bit超)への移行は考えられるかということになると、上にも書いたように、単に16EBカウントアップするだけでも、ひとりの人間の寿命を超えるレベルですから、当然16エクサバイトを超えるメモリ空間にアクセスというニーズは今のところ考えられません。その前にそろそろ現状のバイトマシン（8ビットのデータを基本にしたコンピュータ）の見直しが問われるのかもしれません。
　ちなみに電卓に関しては現状より高速なものを要求したり、もっと小さく軽量になどという要求はなくなったと言えます。分野によって技術の進歩に意味がなくなる到達点があるものです。バイトマシンのアドレス幅も、そのレベルにまで達してきた気配を感じないでもないです。

64bitのメリット

　そんなにアドレス空間が増えて何がいいの？
という見方は現時点ではあるかもしれませんが、それも数年するとなんでそんな疑問を持っていたのだろうということになることでしょう。
　現在でも4GBの壁があることによって弊害の出ているアプリケーションソフトは沢山あります。その範囲内で利用することを前提にチューニングされたソフトウェアが多いために表面化していないものも多いはずです。
　例えば、データベース解析、構造物の解析(CAE)、大量形状データ(CAD)、シミュレーションなどの分野では、既に不足してきています。もはや32bitのままでは「実装メモリを増やして下さい」と言っても、増やせないという限界でフォローができなくなってきているのです。
　64bitの普及は、これら諸問題を根本的に解決するというメリットがあります。一方で、当面メモリ不足とCPUの高速化への期待が再煙することも予想されます。また新たにメモリやDISKなど記憶装置へのアクセス・スピードに対する問題も浮上するかもしれません。むしろ問題点が増えることも予想されるでしょう。しかし根本的なネックが外されること無しに健全な進歩は遂げられないと言えます。

64bitソフトウェア開発者向け情報