256-битные вычисления

В компьютерной архитектуре 256 -битные целые числа , адреса памяти или другие единицы данных — это те, которые имеют ширину 256 бит (32 октета ). Кроме того, архитектуры 256-битного центрального процессора (ЦП) и арифметико-логического устройства (АЛУ) основаны на регистрах , адресных шинах или шинах данных такого размера. В настоящее время не существует основных процессоров общего назначения, предназначенных для работы с 256-битными целыми числами или адресами, хотя ряд процессоров действительно работают с 256-битными данными.

Представительство

256-битный регистр может хранить 2 ²⁵⁶ разные ценности. Диапазон целочисленных значений, которые могут храниться в 256 битах, зависит от используемого целочисленного представления .

Предел 256-битного целого числа со знаком составляет от -57, 896, 044, 618, 658, 097, 711, 785, 492, 504, 343, 953, 926, 634, 992, 332, 820, 282, 019, 728, 792, 003, 956, 564, 819, 968 до 57, 896, 044, 618, 658, 097, 711, 785, 492, 504, 343, 953, 926, 634, 992, 332, 820, , 019, 728, 792, 003, 956, 564, 819, 967.

256-битные процессоры могут использоваться для прямой адресации до 2 ²⁵⁶ байты. уже 2 ¹²⁸ (для 128-битной адресации) значительно превысит общий объем данных, хранящихся на Земле по состоянию на 2018 год, который, по оценкам, составляет около 33,3 ЗБ (более 2 ⁷⁴ байты). ^[1]

История

Xbox 360 была первой игровой консолью высокого разрешения, в которой использовался ATI Technologies 256-битный графический процессор Xenos. ^[2] до появления нынешних игровых консолей, особенно Nintendo Switch .

Некоторые шины в более новой системе на кристалле (например, Tegra , разработанной Nvidia ) используют 64-битную, 128-битную, 256-битную или более высокую версию.

Аппаратное обеспечение

ЦП имеют SIMD наборы инструкций ( расширенные векторные расширения , набор инструкций FMA и т. д.), где 256-битные векторные регистры используются для хранения нескольких меньших чисел, таких как восемь 32-битных чисел с плавающей запятой , и одна инструкция может работать со всеми эти значения параллельно. Однако эти процессоры не оперируют отдельными числами длиной 256 двоичных цифр, только их регистры имеют размер 256 бит. Двоичные цифры встречаются вместе в 128-битных коллекциях.

Современные чипы графического процессора могут обрабатывать данные по 256-битной шине памяти (или, возможно, по 512-битной шине с HBM3). ^[3]).

Процессор Efficeon представлял собой Transmeta второго поколения компании 256-битную конструкцию VLIW , в которой использовался программный механизм для преобразования кода, написанного для процессоров x86 , в собственный набор команд чипа. ^[4]^[5]

, DARPA В 2002 году система Data-Intensious Architecture (DIVA), финансируемая 256-битный тракт данных «процессор в памяти » (PIM) включала в себя 5-ступенчатый конвейерный , дополненный файлом регистров и блоками ALU в процессоре «WideWord». ^[6]

Программное обеспечение

256 бит — это общий размер ключа для симметричных шифров в криптографии , таких как Advanced Encryption Standard (AES).
Увеличение размера слова может ускорить работу нескольких прецизионных математических библиотек. Приложения включают криптографию .
Исследователи из Кембриджского университета используют 256-битный указатель возможностей, который включает в себя информацию о возможностях и адресации, в ранних реализациях своей системы возможностей CHERI. ^[7]
Хеш-функция SHA-256 .
Смарт-контракты используют 256- или 257-битные целые числа; 256-битные слова для виртуальной машины Ethereum . «Мы понимаем, что байт длиной 257 бит — это довольно необычно, но для смарт-контрактов вполне нормально иметь числа длиной не менее 256 бит. Ведущая виртуальная машина для смарт-контрактов, Ethereum VM, ввела эту практику, и ей последовали другие виртуальные машины блокчейна». ^[8]
Язык программирования Zig имеет встроенную поддержку целых чисел произвольной разрядности со знаком и без знака для всех поддерживаемых платформ, включая 256-битную. ^[9] Однако соглашение о вызовах для экспортируемых функций, использующих такие целые числа, не указано в ABI .

См. также

Ссылки

^ Рейнзель, Дэвид; Ганц, Джон; Райднинг, Джон (ноябрь 2018 г.). Оцифровка мира (PDF) . ИДЦ. п. 6 . Проверено 27 октября 2022 г.
^ «Обзор Xbox 360: Xbox 360» . CNET . 15 февраля 2006 г.
^ Хардинг, Шарон (15 апреля 2021 г.). «Что такое HBM, HBM2 и HBM2E? Основное определение» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 11 сентября 2021 г.
^ «Процессор Transmeta Efficeon TM8300» (PDF) . Корпорация Трансмета . Архивировано (PDF) из оригинала 10 февраля 2019 г.
^ Уильямс, Мартин (29 мая 2002 г.). «Transmeta раскрывает планы по процессору TM8000» . Мир ПК . Архивировано из оригинала 14 апреля 2010 года.
^ Дрейпер, Джеффри; Сондин, Джефф; Чанг У Кан (октябрь 2002 г.). Реализация 256-битного процессора WideWord для микросхемы обработки в памяти (PIM) архитектуры с интенсивным использованием данных (DIVA) (PDF) . Международная конференция по твердотельным схемам . Архивировано (PDF) из оригинала 29 августа 2017 года.
^ Уотсон, Роберт Н.М .; Нойманн, Питер Г .; Вудрафф, Джонатан; Андерсон, Джонатан; Андерсон, Росс ; Дэйв, Нирав; Лори, Бен ; Мур, Саймон В.; Мердок, Стивен Дж .; Паепс, Филип; Роу, Майкл; Саиди, Хассен (3 марта 2012 г.). «CHERI: исследовательская платформа, объединяющая аппаратную виртуализацию и защиту» (PDF) . Неопубликованный доклад семинара RESoLVE'12, 3 марта 2012 г., Лондон, Великобритания . НИИ . Международная лаборатория компьютерных наук
^ Борисенков, Дмитрий (23 октября 2019 г.). «[llvm-dev] RFC: не8-битные байты и цель для них» . Проверено 11 сентября 2021 г.
^ «Примитивные типы» . ziglan.org . Проверено 5 июля 2024 г.

[1] Рейнзель, Дэвид; Ганц, Джон; Райднинг, Джон (ноябрь 2018 г.). Оцифровка мира (PDF) . ИДЦ. п. 6 . Проверено 27 октября 2022 г.

[2] «Обзор Xbox 360: Xbox 360» . CNET . 15 февраля 2006 г.

[3] Хардинг, Шарон (15 апреля 2021 г.). «Что такое HBM, HBM2 и HBM2E? Основное определение» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 11 сентября 2021 г.

[4] «Процессор Transmeta Efficeon TM8300» (PDF) . Корпорация Трансмета . Архивировано (PDF) из оригинала 10 февраля 2019 г.

[5] Уильямс, Мартин (29 мая 2002 г.). «Transmeta раскрывает планы по процессору TM8000» . Мир ПК . Архивировано из оригинала 14 апреля 2010 года.

[6] Дрейпер, Джеффри; Сондин, Джефф; Чанг У Кан (октябрь 2002 г.). Реализация 256-битного процессора WideWord для микросхемы обработки в памяти (PIM) архитектуры с интенсивным использованием данных (DIVA) (PDF) . Международная конференция по твердотельным схемам . Архивировано (PDF) из оригинала 29 августа 2017 года.

[7] Уотсон, Роберт Н.М .; Нойманн, Питер Г .; Вудрафф, Джонатан; Андерсон, Джонатан; Андерсон, Росс ; Дэйв, Нирав; Лори, Бен ; Мур, Саймон В.; Мердок, Стивен Дж .; Паепс, Филип; Роу, Майкл; Саиди, Хассен (3 марта 2012 г.). «CHERI: исследовательская платформа, объединяющая аппаратную виртуализацию и защиту» (PDF) . Неопубликованный доклад семинара RESoLVE'12, 3 марта 2012 г., Лондон, Великобритания . НИИ . Международная лаборатория компьютерных наук

[8] Борисенков, Дмитрий (23 октября 2019 г.). «[llvm-dev] RFC: не8-битные байты и цель для них» . Проверено 11 сентября 2021 г.

[9] «Примитивные типы» . ziglan.org . Проверено 5 июля 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]