นับตั้งแต่ Apple ประกาศว่าชิปประมวลผล A7 ใน iPhone 5S เป็นชิปประมวลผลบนสมาร์ทโฟนเครื่องแรกที่รองรับการประมวลผลแบบ 64 บิต ก็ทำให้เกิดเรื่องพูดคุยเรื่องใหม่ขึ้นมา นั่นก็คือประเด็นที่ว่า Apple จะใช้ระบบประมวลผลแบบ 64 บิตทำไม? เอาเป็นว่าเรามาทำความรู้จักกับระบบการประมวลผลที่ 64 บิตก่อนแล้วกัน
ระบบประมวลผลที่ 64 บิตคืออะไร?
ปัญหาข้อนี้ เคยเกิดกับคอมพิวเตอร์พีซีเมื่อประมาณ 2-3 ปีก่อน ที่เป็นยุคเปลี่ยนถ่ายจากการประมวลผลแบบ 32 บิตมาเป็น 64 บิตแบบจริงจัง (ที่จริงก็มีการทยอยเปลี่ยนมาหลายปีแล้ว แต่เพิ่งมามีผลกระทบกับกลุ่มคนส่วนใหญ่เมื่อไม่นานมานี้) ดังจะเห็นได้จากคำถามที่มีเข้ามามากมายว่า 64 บิตเป็นยังไง ดีกว่า 32 บิตที่ใช้อยู่ยังไง จำเป็นต้องเปลี่ยนไปใช้หรือเปล่า
คำว่าบิต หมายถึงหน่วยของปริมาณข้อมูลสำหรับการรับส่งในคอมพิวเตอร์ เทียบให้เข้าใจง่ายๆ มันก็เปรียบเสมือนถนนให้รถวิ่งครับ ถ้าถนนมี 64 เลน (64 บิต) ก็ย่อมจะช่วยให้รถสามารถวิ่งได้พร้อมๆ กันมากกว่าถนนที่มี 32 เลน (32 บิต) แน่นอน เพราะสามารถวิ่งไปพร้อมกันแบบหน้ากระดานได้สูงสุด 64 คันพร้อมกัน เช่นเดียวกับการส่งข้อมูลและประมวลผลในคอมพิวเตอร์ ที่การประมวลผลแบบ 64 บิตจะสามารถทำได้มากกว่า 32 บิตในหนึ่งรอบของการประมวลผลตามทฤษฎี
ผลเปรียบเทียบความเร็วการประมวลผลระหว่างแบบ 32 กับ 64 บิต สังเกตว่าเวลา Total ของ 64 บิตเร็วกว่า 32 บิตเพียงเล็กน้อย
ซึ่งคำว่า “การประมวลผลแบบ 64 บิต จะสามารถทำได้มากกว่าแบบ 32 บิตในหนึ่งรอบของการประมวลผล” ไม่ได้หมายความโดยตรงว่าการประมวลผลจะเร็วขึ้นเป็นเท่าตัวอย่างเห็นได้ชัดนะครับ แต่เป็นเชิงว่าการประมวลผลแต่ละครั้งจะสามารถทำได้ละเอียดขึ้น ประสิทธิภาพและประสิทธิผลต่อการประมวลผลหนึ่งครั้งออกมาดีกว่าแบบ 32 บิต ทั้งยังสามารถรองรับหน่วยความจำแบบรีจิสเตอร์ได้ใหญ่ขึ้น ไม่ต้องเสียเวลาเรียกข้อมูลมาหลายๆ ครั้ง?ซึ่งอาจจะทำให้การทำงานเร็วขึ้นในบางรูปแบบของงาน?เช่นการถอดรหัสไฟล์วิดีโอ การแปลงไฟล์ที่ต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมากติดต่อกัน แต่จะไปมีเห็นผลได้ชัดในเชิงการพัฒนาโปรแกรมของโปรแกรมเมอร์มากกว่า ส่วนการทำงานโดยทั่วไปก็เร็วขึ้นบ้าง ไม่ได้เพิ่มอย่างเห็นได้ชัดเจน ประเด็นที่จะทำให้ระบบทำงานได้เร็วขึ้นไปตกอยู่ที่สถาปัตยกรรมของ CPU, คอร์ประมวลผลและชุดคำสั่งภายใน CPU ซะมากกว่า ซึ่งในแง่ของการประมวลผลอาจจะไม่ใช่ประเด็นหลักในการเปลี่ยนระบบจาก 32 มาเป็น 64 บิตเท่าไรนัก แต่สิ่งที่จะสร้างความแตกต่างมากที่สุดก็คือความสามารถในการเข้าถึงและอ้างอิงหน่วยความจำได้มากขึ้น ที่จะเห็นได้จากเรื่องประโยชน์ของการประมวลผลแบบ 64 บิตในหัวข้อถัดไปครับ
ประโยชน์ของระบบประมวลผลแบบ 64 บิต
อย่างที่กล่าวไปแล้วว่า ระบบ 64 บิตช่วยทำให้ระบบโดยรวมสามารถเข้าถึงและอ้างอิงหน่วยความจำได้มากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะซอฟต์แวร์ที่จะได้รับประโยชน์หลักๆ ดังนี้
- ระบบสามารถใช้งานแรมได้เกิน 4 GB เพราะระบบ 32 บิตจะใช้งานแรมได้แค่ 3 GB กว่าๆ เท่านั้น
- ซอฟต์แวร์ทั้งระบบปฏิบัติการและแอพพลิเคชันสามารถใช้งานแรมได้มากกว่าเดิม ไม่จำเป็นต้องสลับข้อมูลจากแหล่งเก็บข้อมูลมายังแรมบ่อยๆ ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมดีขึ้น ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบซอฟต์แวร์ด้วย
- ยังสามารถทำงานร่วมกับซอฟต์แวร์แบบ 32 บิตได้ตามปกติ เพราะในชิปประมวลผลจะยังมีชุดคำสั่งประมวลผลแบบ 32 บิตอยู่ ส่วนชิปประมวลผลแบบ 32 บิตจะไม่สามารถใช้งานซอฟต์แวร์แบบ 64 บิตได้เลย
ปัจจัยที่จำเป็น สำหรับการทำงานแบบ 64 บิต
- ชิปประมวลผลที่สามารถทำงานแบบ 64 บิตได้
- ระบบปฏิบัติการที่รองรับการทำงานแบบ 64 บิต
- ซอฟต์แวร์ที่สนับสนุนการทำงานแบบ 64 บิต (32 บิตก็ทำงานได้ แต่ใช้ฮาร์ดแวร์ได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ)
ซึ่งทั้งสามหัวข้อข้างบนนี้ เป็นข้อมูลมาจากฝั่งของชิปประมวลผลสถาปัตยกรรม x86 และ x86-64 สำหรับคอมพิวเตอร์พีซี แต่กับในสถาปัตยกรรมของ ARM ที่ใช้กันบนชิปประมวลผลในสมาร์ทโฟน/แท็บเล็ตก็ไม่ต่างกันมากนัก ซึ่งชิป Apple A7 ที่ใช้สถาปัตยกรรม ARM Cortex-A50 ที่ติดตั้งมาพร้อมชุดคำสั่ง ARMv8 เป็นชิปประมวลผลกลุ่ม ARM ตัวแรกที่สามารถประมวลผลได้ทั้งแบบ 64 และ 32 บิต และมีวางขายจริง แต่ที่น่าสงสัยก็คือ iPhone 5S มีแรมมาให้แค่ 1 (หรือ 2) GB เท่านั้น ซึ่งไม่น่าจะจำเป็นที่ต้องใช้การประมวลผลแบบ 64 บิตเลย ใช้งานแค่ 32 บิตก็ยังเหลือเฟือ จึงเกิดข้อสงสัยว่า Apple จะขยับจาก 32 ขึ้นมาเป็น 64 บิตทำไม ในเมื่อสเปค iPhone 5S มันยังไม่ถึงที่ควรจะเป็น โดยเท่าที่ดูจากข้อมูลแล้ว มีความเป็นไปได้ดังต่อไปนี้
1. เพื่อเพิ่มพลังการประมวลผล
จากในงานเปิดตัวที่ผ่านมา ใน Keynote บรรยายเกี่ยวกับชิปประมวลผล มีหัวข้อที่น่าสนใจคือ
“2x general-purpose registers”และ?“2x floating-point registers”
ซึ่งจากที่กล่าวไปข้างบนแล้ว การประมวลผลแบบ 64 บิต จะช่วยให้หน่วยประมวลผลรองรับขนาดของหน่วยความจำแบบรีจิสเตอร์ได้มากขึ้น ประกอบกับมีการเพิ่มจำนวนหน่วยความจำ register ทั้งแบบใช้งานทั่วไป (general purpose) และสำหรับข้อมูลประเภท float ก็น่าจะทำให้สามารถเพิ่มพลังประมวลผลงานคำนวณหนักๆ ให้เสร็จเร็วขึ้นได้พอสมควร แม้ว่ากับการใช้งานทั่วไปคงจะไม่เห็นผลต่างอย่างเห็นได้ชัดก็ตาม (แถมต้องมาควบคู่กับซอฟต์แวร์ที่รองรับด้วย)
2. ลดการใช้พลังงานโดยรวมลง
สืบเนื่องจากข้อที่แล้ว ถ้าหากสามารถประมวลผลงานเสร็จเร็วขึ้น ชิปประมวลผลก็จะสามารถกลับไปอยู่ในสถานะรอการประมวลผล (idle) หรือสภาวะการประมวลผลต่ำได้เร็ว ทำให้กินไฟน้อยลงกว่าเดิม และน่าจะช่วยให้ประหยัดไฟขึ้นบ้างเล็กน้อย
3. Apple ต้องการผลักโลกให้เข้าสู่ยุค 64 บิตทั้งหมด
ข้อนี้ก็ดูมีความเป็นไปได้ครับ เพราะปัจจุบันเราอยู่ที่โลกของ 32 บิตกันมานานแล้ว ตั้งแต่ปี 1990 เลยทีเดียว ประกอบกับด้านฮาร์ดแวร์ของชิปประมวลผลก็พร้อมแล้ว จากที่ ARM ประกาศความสำเร็จในการผลิตคอร์ประมวลผลแบบ Cortex-A50 ไปเมื่อเดือนตุลาคมปีที่แล้ว ดังนั้นก็เรียกได้ว่าลงล็อค สำหรับการเปลี่ยนแปลงพอดี และ Apple ก็จะเริ่มผลักดันเป็นรายแรก
ซึ่งแนวโน้มนี้ก็เคยเกิดขึ้นมาแล้วกับเครื่อง Mac ของ Apple เอง ที่ปรับให้ OS X 10.6 ทำงานได้เฉพาะแบบ 64 บิตเท่านั้น เพื่อเป็นการบังคับเปลี่ยนถ่ายผู้ใช้ Mac มาสู่ระบบแบบ 64 บิตอย่างเต็มตัว (แต่ก็ยังนำแอพ 32 บิตมารันบนระบบ 64 บิตได้ตามเดิม) เพราะผู้ใช้เครื่อง Mac ที่รองรับเฉพาะแบบ 32 บิตจะไม่สามารถอัพเดตมาเป็น OS X 10.6 ได้เลย หลังจากที่ใช้ระบบผสมผสานมาถึงสองเวอร์ชัน ตั้งแต่ OS X 10.4 และ 10.5 ซึ่งเราก็น่าจะได้เห็นแนวโน้มแบบเดียวกันกับบนอุปกรณ์ iOS ครับ ซึ่งถ้าเป็นเช่นนั้นแล้ว ในปี 2015 ระบบปฏิบัติการบนสมาร์ทโฟนรวมถึงตัวเครื่อง น่าจะเข้าสู่ยุค 64 บิตอย่างเต็มตัวก็เป็นได้ (ถึงเวลาน้ันคงจะเป็น iOS 9 แล้วล่ะ)
4. Apple ต้องการหนี Samsung ออกไปอีก
ใน iPhone 5 นั้น ชิปประมวลผล A6 เป็นชิปประมวลผลในสถาปัตยกรรม ARM Cortex-A9 ที่ Apple ปรับแต่งพิเศษในบางจุด เช่นการนำชุดคำสั่งบางส่วนของสถาปัตยกรรม ARM Cortex-A15 ที่ออกแบบสำหรับเครื่องเซิฟเวอร์มาใช้งาน
ในปีนี้ Samsung เปิดตัว Galaxy S4 ที่เลือกใช้งานสถาปัตยกรรมของชิปประมวลผลเป็นแบบ ARM Cortex-A15 แบบเต็มตัว แถมยังปรับแต่งพิเศษเพิ่มเข้าไปอีก ทำให้ Apple คงจำเป็นจะต้องปรับเปลี่ยนเพื่อคงความเป็นผู้นำด้านนวัตกรรมอยู่ ดังนั้นผลจึงออกมาเป็นชิป Apple A7 ที่มาพร้อมสถาปัตยกรรมคอร์แบบ ARM Cortex-A50 และชุดคำสั่ง ARMv8 เป็นรายแรกของโลก ที่ผู้ผลิตรายอื่นๆ จะก้าวตามมาภายหลัง
5. เพื่อการตลาด
ข้อนี้ไม่มีอะไรเลยครับ คือปรับเปลี่ยนเพื่อการตลาดเท่านั้น เหตุเพราะสเปค iPhone 5S เองก็ยังไม่ถึงขั้นที่ควรจะใช้ 64 บิต แม้ว่า iOS 7 จะรองรับทั้ง 64 และ 32 บิตก็ตาม แถมยังต้องรอแอพต่างๆ ทยอยปรับเปลี่ยนอีก ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับผู้พัฒนาแอพด้วยว่าจะให้ความสำคัญกับการทำแอพทั้งเวอร์ชัน 64 และ 32 บิตขนาดไหน แต่ก็ยังดีที่ทูลพัฒนาแอพอย่าง Xcode ได้ถูกปรับเปลี่ยนให้สามารถพัฒนาแอพแบบ 64 บิตได้ง่าย
จึงมีการคาดการณ์ว่า Apple น่าจะใช้จุดนี้เพื่อการโฆษณาเชิงตลาดเป็นหลัก เพื่อให้สามารถพูดได้ว่า “iPhone 5S เครื่องของชั้นรันแบบ 64 บิตเลยนะ แรงกว่าเครื่องเธอแน่นอน”?
แหล่งที่มาของเนื้อหา: AppleInsider
