64位：加速移动设备

新一代智能手机和平板电脑的中端和高端产品上将采用64位的处理器，设备的性能将大幅度地提升。下面CHIP将带大家一起去了解64位移动系统芯片的技术原理以及当前的市场状况。

苹果iPhone 6、Google Nexus 9和HTC Desire 510有何共同点？它们是全球范围内首批使用64位移动处理器的智能手机。2015年将有许多64位的新移动芯片推出市场，也将有许多智能手机从32位切换到64位。Windows必须从32位切换到64位，是因为32位系统最多只能够使用4GB的内存，但是对于智能手机和平板电脑来说，4GB的内存完全能够满足需求，很显然移动设备迁移到64位是为了其他的原因，下面CHIP将告诉大家64位移动设备究竟有何优势。

99%以上的移动芯片使用英国ARM的芯片架构，早在2011年，ARM已经在其32位移动处理器Cortex A15中加入了可以支持更多内存的大物理地址扩展技术，在该技术的帮助下，Cortex A15在32位的环境下可以寻址1TB的内存，因而，对于移动设备来说，并没有32位Windows操作系统内存容量局限的问题。

双倍的计算能力

从技术上讲，64位架构意味着一个CPU时钟脉冲能够处理8个字节（64位），而在32位的系统中每个时钟脉冲仅可以处理4个字节。这是64位架构的第一个优势：每一个时钟脉冲的计算工作翻一番，因此，制造商即使降低CPU的时钟，智能手机仍然可以拥有更快的响应速度，并且功耗将显著降低。

不过，64位架构的CPU需要其他一些相应的调整才可以真正发挥其优势。由于CPU数据是通过总线系统传送的，因而，总线必须支持64位体系。无论是数据总线还是之间的地址，即使64位系统具体运作时并不真的需要64位，但全部都必须采用64位架构。再有就是CPU相关的内存寄存器，这些被用于基本运算操作的寄存器也必须是64位的，它的情况有点类似于总线：存储容量是越大越好，更大、更多的寄存器能够确保更高的性能。

兼容所有应用程序

移动设备向64位迁移主要源于ARM的决定，ARM的系统架构将从ARMv7升级为ARMv8时切换到64位。苹果是第一个迁移到64位的芯片制造商，并且已经在其iPhone 5S智能手机上推行。不过，很快其竞争对手也已经争相效仿和实施ARMv8架构，因而市场上有越来越多支持64位的系统芯片（System on Chip，简称SoC）。而真正的创新在于ARMv8（请参阅ARMv7与ARMv8的对比表格）：很明显，在一切都仍然是32位的移动设备世界中，绝对不可能说切换到64位将能够顺利迁移，例如所有的移动设备应用程序仍然是32位的。因此，ARM公司在ARMv8中采用了一种非常巧妙的设计，它结合了两种模式，可以让32位应用程序继续以32位模式工作，而操作系统和64位应用程序可以在64位模式下工作。因而，迁移的过程不会对用户产生任何困扰，用户也基本上不会看到什么明显的变化。

64位指令集

理论上ARMv8可以比此前的架构ARMv7使用更多的内存，64位的ARMv8使用48位的内存寻址，也就是说，新的架构可以管理高达256TB的内存。不过，ARMv8的真正优势其实是64位指令集A64。ARM重新设计的这一指令集解决了ARMv7一直存在的一些缺点，新的指令集所有指令现在被固定在32位的长度，一个64位指令将可以组合两个指令。一直以来ARMv7都使用可以改变长度的指令，这听起来很不错，但是CPU将需要耗费更多的时间去进行解码。新的指令集所有指令都是标准的32位大小，它们可以被更快地进行处理。分支预测与预编码等工作也可以更容易地实现，同时固定长度的指令不容易出错。

此外，ARM还配备了更大、更多的64位架构寄存器，可以自由使用的寄存器和浮点寄存器数量增加了一倍，这可以提供更高的计算吞吐量。这对于复杂的应用程序非常有帮助，可以更好地支持后台工作的实时编译器。编译器主要负责在程序运行时将代码转换成机器语言，因而，这将可以使Web应用程序运行得更快，因为Web应用程序通常使用了大量的JavaScript程序。除此之外，ARMv8在安全性方面也有所提高，它支持SHA-1和SHA-256散列算法，可以实施更有效的AES硬件加密。

不过，64位硬件只是成功的一半，只有在操作系统与应用软件皆迁移的64位才可以真正发挥64位架构的优势。好消息是，iOS 8和Android 5.0都将支持64位，应用软件方面苹果App Store也已经准备好，而且从2015年2月1日起，新提交到App Store的应用软件将必须支持64位。至于微软，暂时还没有就此发表任何正式的声明，但是64位Windows Phone的一部原型机已经出现。