Le reigne du 64-bit

Le passage au 64-bit s’est sérieusement accéléré depuis quelques années.

Les machines 64-bits ne sont pas nouvelles, mais elles ont historiquement été réservées aux serveurs haut de gamme. Le changement côté client s’est fait très discrètement. Depuis quelques années, Microsoft pousse la version 64-bit de son système d’exploitation. Sur les PCs de bureau et portables haut de gamme il est en effet impossible d’obtenir une version de Windows autre que 64-bit. Apple, de son côté, a il y a quelques mois sorti Mac OS X 10.6 « Snow Leopard » qui est la première version 64-bit.

D’où la question que l’on peut se poser: quand va-t-on voir des machines 128 bits?

Regard technique

(Cette section étant relativement technique, les technophobes pourront sauter directement à la conclusion)

On peut se poser la question sur la durée du 64-bit lorsqu’on regarde l’évolution des processeurs.

Très schématiquement, les ordinateurs 8-bit ont démarré dans les années 70 (Apple II, Commodore 64, Sinclair ZX-81). Les ordinateurs 16 bit ont décollé dans les années 80: l’IBM PC AT ainsi que le Macintosh sont sorti en 1984, l’Atari ST et l’Amiga en 1985. Les ordinateurs 32 bits ont décollé dans les années 90 avec les PC à base d’Intel 80386, i486 et Pentium. Les ordinateurs 64-bit, quant à eux, se sont démocratisés cette décennie. On pourrait donc penser que la prochaine décennie va voir le jour des ordinateurs 128-bit.

Pas si vite.

Il existe deux raisons de changer de type de processeur: la capacité de traitement et l’adressage. Un processeur 64-bit peut théoriquement traiter deux fois plus de nombres par cycle qu’un processeur 32-bit – j’insiste sur le « théoriquement » car c’est uniquement si les applications sont optimisées pour ça.

L’autre raison est l’adressage, c’est-à-dire le maximum de mémoire que le processeur / le système d’exploitation et/ou les programmes peuvent gérer. Un processeur 32-bit peut avoir un maximum de 4Go de RAM, ce qui peut devient de plus en plus petit. C’est la principale raison du passage au 64-bit.

Ouverture d’une parenthèse: certains processeurs ne peuvent pas supporter autant de mémoire que théoriquement prévu. Par exemple, l’Intel Core i5 ne supporte qu’un maximum de 16 Go de RAM (l’équivalent de 36-bit), mais est considéré comme un processeur 64-bit dans la mesure où ses registres mémoire sont 64-bit et il supporte les systèmes d’exploitations et applications écrites en 64-bit. Son bus mémoire externe est par contre plus limité. A l’inverse, certaines machines comme le Commodore 128 ou l’Amstrad CPC 6128 (1985) utilisaient un processeur à adressage 16-bit mais étaient livrés avec 128 Ko de mémoire (l’équivalent de 17-bit). Cela n’a cependant été possible que grâce à une bidouille – le processeur continuant à croire qu’il avait 64 Ko de RAM. Fin de la parenthèse.

Or, si l’on regarde bien, l’évolution de la consommation de la mémoire n’est pas si drastique que cela. Les processeurs dits 8-bit, s’ils ne pouvaient pas traiter des nombres plus grand que 255 (2 puissance 8 = 256), avaient en effet un adressage 16-bit leur permettant de gérer jusqu’à 64Ko de RAM (2 puissance 16). Les processeurs 16-bit comme le 80286 (PC AT)  avaient un adressage 24-bit leur permettant d’avoir jusqu’à 16 Mo de RAM (2 puissance 24). Le processeur 68000 (qui a équipé les premiers Macs, l’Atari ST et l’Amiga) était considéré comme un processeur 16/32, c’est-à-dire qu’il supportait des applications à adressage 32-bit.

Les processeurs 32-bit ont eux une capacité de traitement et d’adressage 32-bit et peuvent avoir jusqu’à 4Go de RAM. Les processeurs 64-bit ont un adressage 64-bit et peuvent avoir jusqu’à 16 milliards de Go de RAM (théorique – aucun processeur grand public actuel ne permet à ma connaissance de gérer autant de mémoire)

Lorsqu’on considère l’évolution sous cet angle, ont observe une envolée de l’adressage théorique par rapport aux besoins. Pendant longtemps on a rallongé l’adressage de 8 bits (de 16 à 24, puis de 24 à 32). Mais avec le 64-bit on rallonge l’adressage de pas moins de 32 bits!

En d’autres termes, dans les années 70 les besoins d’adressages étaient plus difficiles à satisfaire que les besoins de calcul. Les premiers programmeurs comme Steve Wozniak (concepteur de l’Apple I et II) ont pu s’accommoder de processeurs ne pouvant pas traiter des entiers plus grand que 255 (encore que, la programmation du 6502 m’a personnellement dégoûté de l’assembleur pendant 20 ans). Mais ils n’auraient pu construire des machines avec seulement 256 octets de mémoire (même le Sinclair ZX-81, considéré comme la 2 CV de son époque, était livré avec 1 Ko de mémoire, mise à jour de 16 Ko fortement recommandée). D’où le besoin d’un adressage 16-bit.

30 ans plus tard, les besoins en calcul sont devenus plus difficiles à satisfaire que les besoins en adressage. Si les processeurs des PC ont rarement un tel besoin de calcul, on utilise des processeurs 128-bit pour des processeurs graphiques ou supercalculateurs. Le processeur Emotion Engine qui équipe les PlayStation 2 et certaines PlayStation 3 possède des registres de calcul 128-bit mais garde un adressage 64-bit.

Risque-t-on d’avoir besoins de processeurs 128-bit dans nos PC pour des raisons de calcul? Peu de chance, dans la mesure où 1) le gros des calculs est fait par des processeurs spécialisés comme le processeur graphique et 2) les processeurs 64-bit continuent à augmenter en performances sans pour autant avoir besoin de passer au 128-bit.

Conclusion

Un Apple II (machine 8-bit, 1977) pouvait avoir un maximum de 64Ko de RAM. Un PC à base de 80286 (machine 16-bit, 1984) pouvait avoir un maximum de 16 Mo de mémoire, soit 256 fois plus. Un PC à base de 80386 / i486 ou Pentium (machine 32-bit) pouvait avoir un maximum de 4 Go de mémoire, soit encore 256 fois plus.

Mais un PC actuel ou les derniers iMac (64-bit) font tourner des systèmes d’exploitation qui peuvent supporter jusqu’à 16 milliards de Go – soit 4 milliards de fois plus qu’une machine 32-bit. Même si l’on parlait en terme de capacité de disque dur cela resterait énorme.

On ne peut jamais rien prédire avec certitude, mais à moins que les particuliers aient soudain besoin d’une application qui fait exploser le besoin en mémoire, le passage au 128-bit n’est pas pour demain – ni même pour la prochaine décennie.

En quoi est-ce que cela nous concerne? Outre le fait que chaque passage à une nouvelle génération de système d’exploitation consomme plus de ressources (un don du ciel pour les fabricants de PC), c’est un autre signe que l’ordinateur de bureau commence petit à petit à offrir plus que ce que la demande a besoin.

Pendant longtemps les disques durs n’avaient jamais assez de place. On achetait des disques durs avec toujours plus de capacités mais on les remplissait tout aussi rapidement. De nos jours, seuls les gens qui stockent beaucoup de vidéos n’ont pas assez de place sur leur disque dur. La plupart d’entre nous n’a plus jamais à regarder combien il existe de place libre.

En d’autres termes, les capacités offertes par les disques durs ont commencé à dépasser les besoins de la demande. Le même phénomène vient d’arriver pour les capacités de mémoire théoriques – pas la quantité de mémoire que nos ordinateurs ont, mais la quantité que leur processeur et système d’exploitation peut gérer.

En 1981, Bill Gates avait affirmé que 640 Kb – la limite de ce que pouvait supporter MS-DOS – serait bien suffisant (les premiers PC étaient livrés avec 16 Ko ou 64 Ko de RAM suivant les modèles). On s’est rapidement aperçu que 640 Ko ne serait pas suffisant bien longtemps. 10 ans plus tard, un maximum de 4 Go semblait énorme (à l’époque, les PC haut de gamme avaient 8 Mo de RAM). Là encore, on a fini par atteindre ce seuil. Mais cette fois-ci, cela prendra un peu plus de temps pour dépasser les capacités du 64-bit.

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