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Das iPhone 5S ist das bisher einzige 64-Bit-Smartphone.
Das iPhone 5S ist das bisher einzige 64-Bit-Smartphone. (Bild: Fabian Hamacher/Golem.de)

256 TByte RAM für Multithreading

Die ARMv8 bietet die Ausführungszustände Aarch32 und Aarch64, letzterer beinhaltet die A64-Befehlssätze und damit 64 Bit. Die meisten 64-Bit-Architekturen sind eine Erweiterung von 32 Bit und daher abwärtskompatibel. Eine Ausnahme sind Intels Itanium-Prozessoren, die 32-Bit-Code sehr langsam emulieren müssen.

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  • Apples A7 aus dem iPhone 5S (Bild: iFixit)
  • Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)
  • Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)
  • Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)
  • Der Cortex A57 im Überblick (Bild: ARM)
  • Der Cortex A53 im Überblick (Bild: ARM)
  • Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)
  • Der Geekbench unterstützt 32 und 64 Bit. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Den Tegra K1 gibt es auch mit 64-Bit-Doppelkern. (Foto: Nico Ernst/Golem.de)
  • Intels Silvermont-Architektur ist vielseitig. (Bild: Intel)
Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)

Eine 64-Bit-Architektur bietet mehrere Vorteile: Die Recheneinheiten eines Prozessors, die Arithmetic Logic Units, und deren allgemeine Datenregister (winzige, sehr schnelle Speichereinheiten, die General Purpose Registers, kurz GPRs) sowie der Adressbus sind doppelt so breit wie bei 32 Bit ausgelegt. Hierdurch steigt die Rechengeschwindigkeit bei Integer-Datentypen und der Prozessor (genauer: dessen Speichercontroller) kann weitaus mehr physikalischen Speicher adressieren.

Mit 32 Bit sind ohne Erweiterungen nur 2^32 Byte möglich, also 4 GByte für alle Anwendungen und das Betriebssystem - bei 64 Bit hingegen stehen theoretisch 2^64 Byte und damit 16 Exabyte (16 Millionen GByte) zur Verfügung. Der Adressbus muss allerdings nicht zwingend 64 Leitungen bieten: Die ARMv8-, die AMD64- und die Intel-64-Architektur nutzen 48 Bit, weswegen Prozessoren mit dieser Technologie maximal 256 TByte ansprechen können.

Allerdings unterstützen Intel-CPUs ab dem Pentium Pro und AMD ab dem Athlon 64 die PAE (Physical Address Extension), die bei einem 32-Bit-System die Adressleitungen auf 36 respektive 40 erhöhen.

  • Apples A7 aus dem iPhone 5S (Bild: iFixit)
  • Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)
  • Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)
  • Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)
  • Der Cortex A57 im Überblick (Bild: ARM)
  • Der Cortex A53 im Überblick (Bild: ARM)
  • Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)
  • Der Geekbench unterstützt 32 und 64 Bit. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Den Tegra K1 gibt es auch mit 64-Bit-Doppelkern. (Foto: Nico Ernst/Golem.de)
  • Intels Silvermont-Architektur ist vielseitig. (Bild: Intel)
Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Heutige Smartphones wie Oneplus' One bieten höchstens 3 GByte Arbeitsspeicher und bis auf iOS7 nur ein 32-Bit-Betriebssystem. Für mehr RAM sind ein 64-Bit-Prozessor und ein entsprechendes Betriebssystem zwingend notwendig. Ansonsten liegt zusätzlicher Arbeitsspeicher brach, da das Betriebssystem ihn nicht nutzen kann. Soll ein einzelnes Programm mehr als 3 GByte benötigen, so muss es ebenfalls im 64-Bit-Format vorliegen.

Der Hintergrund ist folgender: Dem Betriebssystem ist Teil des Arbeitsspeichers fest zugeordnet, weswegen nur 3 GByte pro Anwendungen bereit stehen - zumindest unter Linux. Ein 32-Bit-Windows begrenzt den RAM sogar auf 2 GByte, einzig mit einem LAA-Flag (Large Address Aware) sind 3 GByte pro Ausführungsdatei möglich.

Dies ist auf absehbare Zeit bei Smartphones zwar nicht notwendig, viele Apps gleichzeitig belegen jedoch ebenfalls Speicher, und zwar immer mehr. Für flottes Multitasking ist 64 Bit daher wichtig, da zumindest Android-Apps bei zu wenig freiem RAM nicht wie bei einem Desktop-Linux ausgelagert, sondern bis auf Ausnahmen aus dem LRU-Cache oder Speicher geworfen werden. Im Consumer- oder Server-Segment ist 64 Bit übrigens seit Jahren üblich: Aufwendige Bildbearbeitung oder große Datenbanken wären ohne viel Arbeitsspeicher undenkbar.

  • Apples A7 aus dem iPhone 5S (Bild: iFixit)
  • Die ARMv8-A unterstützt 32 und 64 Bit. (Bild: ARM)
  • Belegt ein Prozess viel Speicher, so verschiebt Android kleinere Prozesse in den LRU-Cache. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)
  • Zwei A57 und zwei A53 sollen schneller und sparsamer sein als zwei A15 und zwei A7. (Bild: ARM)
  • Der Cortex A57 im Überblick (Bild: ARM)
  • Der Cortex A53 im Überblick (Bild: ARM)
  • Die ARMv8 erhöht die Anzahl der GPR auf 31. (Bild: ARM)
  • Der Geekbench unterstützt 32 und 64 Bit. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Den Tegra K1 gibt es auch mit 64-Bit-Doppelkern. (Foto: Nico Ernst/Golem.de)
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AMD geht davon aus, dass ARM-Server bis 2019 eine große Rolle spielen werden. (Bild: AMD)

ARMv8 war eigentlich für Server gedacht

Wie eingangs erwähnt sind 64 Bit für Smartphones als Nebenprodukt von ARMs Server-Ambitionen zu sehen: ARM hofft, durch die ARMv8-Architektur, deren Lizenzierungen und die Fähigkeit, mehr als 4 GByte Arbeitsspeicher zu adressieren, Marktanteile mit energieeffizienten Systemen zu ergattern.

AMD beispielsweise geht davon aus, dass bis 2019 der Anteil an ARM-Prozessoren im Servermarkt bei 25 Prozent liegen wird, und hat mit dem Opteron A1100 einen passenden Prozessor mit acht Cortex-A57-Kernen angekündigt.

 Smartphone: Das schnellere 64-Bit-Déjà-vuSchneller auch ohne 64 Bit 

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Anonymer Nutzer 16. Mai 2014

ich würde das am ehesten mit den X86 APUs der Xbox One und PS4 vergleichen, stammen von...

S-Talker 08. Mai 2014

Da sind die DEC Alpha Workstations erwähnenswerter. Dort gab es nämlich schon 1992 echte...

reverie 06. Mai 2014

Dann musst du auf regionale Unterschiede achten. Wieviele asiatische Apps und Webseiten...

fesfrank 06. Mai 2014

welcher "befehlssatz" bitte den ?????? arm versucht "nur" ein produkt für den server...

fesfrank 06. Mai 2014

nein, es gibt einige custom-kernel mit pae nur gehts nicht nur um technisch...



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