Informatique 64 bits

1961

IBM propose le supercalculateur IBM 7030 Stretch , qui utilise des mots de données de 64 bits et des mots d'instruction de 32 ou 64 bits.

1974

Control Data Corporation lance le supercalculateur vectoriel CDC Star-100 , qui utilise une architecture de mots de 64 bits (les systèmes CDC précédents étaient basés sur une architecture de 60 bits).

International Computers Limited lance la série ICL 2900, offrant des capacités de calcul en complément à deux pour les entiers 32, 64 et 128 bits ; en virgule flottante 64 et 128 bits ; en décimal compacté 32, 64 et 128 bits ; et un registre accumulateur 128 bits. Cette architecture a été reprise dans plusieurs machines ICL et Fujitsu. La plus récente est la Fujitsu Supernova, qui émule l'environnement d'origine sur des processeurs Intel 64 bits.

1976

Cray Research livre le premier supercalculateur Cray-1 , basé sur une architecture de mots de 64 bits et qui constituera la base des futurs supercalculateurs vectoriels Cray.

1983

Elxsi lance le mini-supercalculateur parallèle Elxsi 6400. L'architecture Elxsi dispose de registres de données 64 bits mais d'un espace d'adressage 32 bits.

1989

Intel lance le processeur Intel i860 RISC ( Reduced Instruction Set Computer ). Commercialisé comme un « microprocesseur 64 bits », il possède essentiellement une architecture 32 bits, améliorée par une unité graphique 3D capable d'effectuer des opérations sur des entiers 64 bits.

1993

Atari lance la console de jeux vidéo Atari Jaguar , dont l'architecture inclut des chemins de données de 64 bits.

1991

MIPS Computer Systems produit le premier microprocesseur 64 bits, le R4000 , qui implémente l' architecture MIPS III , la troisième révision de son architecture MIPS . Ce processeur est utilisé dans les stations de travail graphiques SGI, à commencer par l' IRIS Crimson . Kendall Square Research livre son premier supercalculateur, le KSR1, basé sur une architecture de processeur RISC 64 bits propriétaire fonctionnant sous OSF/1 .

1992

Digital Equipment Corporation (DEC) introduit l'architecture Alpha 64 bits pure, issue du projet PRISM .

1994

Intel annonce son projet d' architecture IA- 64 64 bits (développée conjointement avec Hewlett-Packard ) pour succéder à ses processeurs IA-32 32 bits . Un lancement entre 1998 et 1999 était prévu.

1995

Sun lance un processeur SPARC 64 bits , l' UltraSPARC . HAL Computer Systems, filiale de Fujitsu, lance des stations de travail basées sur un processeur 64 bits, le SPARC64 de première génération conçu indépendamment par HAL . IBM commercialise les microprocesseurs A10 et A30, les premiers processeurs PowerPC AS 64 bits. IBM propose également une mise à niveau 64 bits pour le système AS/400, permettant la conversion du système d'exploitation, de la base de données et des applications.

1996

Nintendo lance la console de jeux vidéo Nintendo 64 , construite autour d'une variante à bas coût du MIPS R4000. HP commercialise la première implémentation de son architecture 64 bits PA-RISC 2.0 , le PA-8000 .

1998

IBM lance la gamme POWER3 de processeurs PowerPC/ POWER entièrement 64 bits .

1999

Intel publie le jeu d'instructions pour l' architecture IA-64 . AMD dévoile publiquement son ensemble d'extensions 64 bits pour IA-32, appelé x86-64 (rebaptisé ultérieurement AMD64).

2000

IBM commercialise son premier mainframe 64 bits basé sur l'architecture z/Architecture , le zSeries z900. L'architecture z/Architecture est une version 64 bits de l' architecture ESA/390 32 bits, elle-même dérivée de l'architecture System/360 32 bits .

2001

Après de nombreux retards de commercialisation, Intel lance sa gamme de processeurs IA-64. Rebaptisée Itanium et destinée aux serveurs haut de gamme, elle ne réalise pas les ventes escomptées.

2003

AMD lance ses gammes de processeurs Opteron et Athlon 64 , basées sur son architecture AMD64 , la première architecture de processeur 64 bits x86. Apple commercialise également le processeur 64 bits « G5 » PowerPC 970, produit par IBM. Intel maintient que ses puces Itanium resteront ses seuls processeurs 64 bits.

2004

Intel, en réaction au succès commercial d'AMD, admet avoir développé un clone des extensions AMD64, nommé IA-32e (rebaptisé ensuite EM64T, puis Intel 64). Intel commercialise des versions mises à jour de ses processeurs Xeon et Pentium 4 compatibles avec le nouveau jeu d'instructions 64 bits.

VIA Technologies annonce le processeur Isaiah 64 bits.

2006

Sony, IBM et Toshiba ont commencé la production du processeur Cell 64 bits pour la PlayStation 3 , les serveurs, les stations de travail et autres appareils. Intel a lancé le Core 2 Duo , son premier processeur x86-64 grand public pour ses gammes d'ordinateurs portables, de bureau et de stations de travail. Les précédentes gammes de processeurs 64 bits n'étaient pas largement disponibles sur le marché grand public (la plupart des Pentium 4/D 64 bits étaient destinés aux OEM). Les Pentium 4, Pentium D et Celeron 64 bits n'ont pas été produits en masse avant fin 2006 en raison de problèmes de rendement (la plupart des plaquettes à bon rendement étaient destinées aux serveurs et aux ordinateurs centraux, tandis que le grand public restait basé sur les processeurs 32 bits gravés en 130 nm jusqu'en 2006). Ils sont rapidement devenus des processeurs d'entrée de gamme après le lancement du Core 2. AMD a lancé son premier processeur mobile 64 bits, gravé en 90 nm.

2011

ARM Holdings annonce ARMv8-A, la première version 64 bits de la famille d'architectures ARM .

2012

ARM Holdings a annoncé ses cœurs Cortex-A53 et Cortex-A57, ses premiers cœurs basés sur son architecture 64 bits, le 30 octobre 2012.

2013

Apple annonce l' iPhone 5S , qui est le premier smartphone doté d'un processeur 64 bits, le système sur puce A7 basé sur l'architecture ARMv8-A, ainsi que l' iPad Air et l'iPad Mini 2 , qui sont les premières tablettes équipées de processeurs 64 bits.

2014

RISC-V , avec prise en charge des architectures 32 bits et 64 bits, a été publié. Google annonce la tablette Nexus 9 , le premier appareil Android à fonctionner sur la puce Tegra K1 64 bits.

2015

Apple annonce l' iPod Touch (6e génération) , le premier iPod Touch à utiliser un processeur 64 bits, le système sur puce A8 basé sur ARMv8-A, ainsi que l' Apple TV (4e génération) , la première Apple TV à utiliser un processeur 64 bits.

2018

Apple annonce l' Apple Watch Series 4 , la première Apple Watch à utiliser un processeur 64 bits, le système sur puce S4 basé sur ARMv8-A.

2020

Synopsis annonce l'ARCv3 ISA, la première version 64 bits de l' ARC ISA . Apple lance l' Apple M1 , qui ne prend pas en charge les applications 32 bits.

2023

Qualcomm lance les Snapdragon 8 Gen 3 et Snapdragon X Elite , qui ne prennent pas en charge les applications ARM 32 bits.

1985

Cray lance UNICOS , la première implémentation 64 bits du système d'exploitation Unix .

1993

DEC lance le système d'exploitation 64 bits DEC OSF/1 AXP de type Unix (rebaptisé plus tard Tru64 UNIX) pour ses systèmes basés sur l' architecture Alpha .

1994

La prise en charge du processeur R8000 est ajoutée par Silicon Graphics au système d'exploitation IRIX dans la version 6.0.

1995

DEC publie OpenVMS 7.0, la première version 64 bits complète d'OpenVMS pour Alpha. Première distribution Linux 64 bits pour l'architecture Alpha publiée.

1996

Silicon Graphics a ajouté la prise en charge des processeurs R4x00 en mode 64 bits au système d'exploitation IRIX dans la version 6.2.

1998

Sun lance Solaris 7, avec une prise en charge complète des architectures UltraSPARC 64 bits .

2000

IBM lance z/OS , un système d'exploitation 64 bits dérivé de MVS , pour les nouveaux mainframes 64 bits zSeries ; Linux 64 bits sur z Systems suit presque immédiatement la sortie du processeur.

2001

Linux devient le premier noyau de système d'exploitation à prendre entièrement en charge x86-64 (sur un simulateur, car aucun processeur x86-64 n'avait encore été commercialisé).

2001

Microsoft lance Windows XP Édition 64 bits pour l' architecture IA-64 de l' Itanium ; celle-ci peut exécuter des applications 32 bits via une couche d'exécution.Mac OS X 10.3 « Panther », qui prend désormais en charge l'arithmétique entière 64 bits native sur les processeurs PowerPC 970. Plusieurs distributions Linux sont publiées avec la prise en charge d' AMD64 . FreeBSD est également publié avec la prise en charge d'AMD64.

2005

Le 4 janvier, Microsoft abandonne Windows XP Édition 64 bits, aucun PC équipé de processeurs IA-64 n'étant disponible depuis septembre précédent, et annonce le développement de versions x86-64 de Windows pour la remplacer. Le 31 janvier, Sun lance Solaris 10 compatible avec les processeurs AMD64 et EM64T. Le 29 avril, Apple publie Mac OS X 10.4 « Tiger », offrant une prise en charge limitée des applications en ligne de commande 64 bits sur les machines équipées de processeurs PowerPC 970 ; les versions ultérieures pour Mac Intel prennent en charge les applications en ligne de commande 64 bits sur les Mac équipés de processeurs EM64T. Le 30 avril, Microsoft publie Windows XP Professionnel Édition x64 et Windows Server 2003 Édition x64 pour les processeurs AMD64 et EM64T.

2006

Microsoft lance Windows Vista , incluant une version 64 bits pour les processeurs AMD64/EM64T qui conserve la compatibilité 32 bits. Dans cette version 64 bits, toutes les applications et tous les composants Windows sont en 64 bits, même si de nombreuses versions 32 bits sont également incluses pour assurer la compatibilité avec les modules complémentaires .Mac OS X 10.5 « Leopard », qui prend entièrement en charge les applications 64 bits sur les machines équipées de processeurs PowerPC 970 ou EM64T.Windows 7 qui, comme Windows Vista, inclut une version 64 bits complète pour les processeurs AMD64/Intel64 ; la plupart des nouveaux ordinateurs sont équipés par défaut d’une version 64 bits. Microsoft lance également Windows Server 2008 R2 , le premier système d’exploitation serveur exclusivement 64 bits. Apple lance Mac OS X 10.6 , « Snow Leopard », qui intègre un noyau 64 bits pour les processeurs AMD64/Intel64, bien que seuls certains modèles récents d’ordinateurs Apple exécutent ce noyau 64 bits par défaut. La plupart des applications fournies avec Mac OS X 10.6 sont désormais également en 64 bits.

2010

Windows 7 (64 bits) devient le système d'exploitation le plus populaire sur Steam, dépassant Windows XP (32 bits).

2011

Apple lance Mac OS X 10.7 , dit « Lion », qui exécute par défaut le noyau 64 bits sur les machines compatibles. Les machines plus anciennes, incapables d'exécuter le noyau 64 bits, utilisent le noyau 32 bits, mais, comme avec les versions précédentes, peuvent toujours exécuter des applications 64 bits ; Lion n'est pas compatible avec les machines dotées de processeurs 32 bits. Presque toutes les applications fournies avec Mac OS X 10.7 sont désormais compatibles 64 bits, y compris iTunes.Windows 8 qui prend en charge l'UEFI de classe 3 ( UEFI sans CSM) et le démarrage sécurisé . Apple lance OS X Mountain Lion , qui fait du noyau 64 bits le noyau par défaut sur certaines machines plus anciennes auparavant non prises en charge et supprime le noyau 32 bits.

2018

Apple lance watchOS 5 , la première version de watchOS à proposer la prise en charge 64 bits.macOS 10.15 « Catalina », abandonnant la prise en charge des applications Intel 32 bits.Windows 11 le 5 octobre, qui ne prend en charge que les systèmes 64 bits, abandonnant ainsi la prise en charge des systèmes IA-32 et AArch32.Pixel 7 , qui abandonne la prise en charge des applications 32 bits. Apple lance watchOS 9 , la première version de watchOS conçue exclusivement pour les modèles d'Apple Watch dotés d'un processeur 64 bits (notamment l'Apple Watch Series 4 et les modèles ultérieurs, l'Apple Watch SE (1re génération) et les modèles ultérieurs, ainsi que la nouvelle Apple Watch Ultra ), abandonnant ainsi la prise en charge de l'Apple Watch Series 3 , dernier modèle d'Apple Watch équipé d'un processeur 32 bits.Android 14 , qui abandonne la prise en charge des applications 32 bits.

2024

Microsoft publie la mise à jour Windows 11 2024 , dont les versions ARM abandonnent la prise en charge des applications ARM 32 bits.

Le passage d'une architecture 32 bits à une architecture 64 bits constitue une modification fondamentale, car la plupart des systèmes d'exploitation doivent être profondément remaniés pour tirer parti de la nouvelle architecture, ces logiciels devant gérer l'adressage mémoire. D'autres logiciels doivent également être portés pour utiliser les nouvelles fonctionnalités ; les anciens logiciels 32 bits peuvent être pris en charge soit parce que le jeu d'instructions 64 bits est un sur-ensemble du jeu d'instructions 32 bits (les processeurs compatibles 64 bits peuvent donc exécuter du code 32 bits), soit par émulation logicielle , soit par l'intégration d'un cœur de processeur 32 bits au sein du processeur 64 bits, comme c'était le cas pour certains processeurs Itanium d'Intel, qui intégraient un cœur IA-32 pour exécuter des applications x86 32 bits . Les systèmes d'exploitation pour ces architectures 64 bits prennent généralement en charge les applications 32 bits et 64 bits.

Une exception notable est l' IBM AS/400 , dont le logiciel est compilé dans une architecture de jeu d'instructions virtuelle (ISA) appelée TIMI ( Technology Independent Machine Interface ). Le code TIMI est ensuite traduit en code machine natif par un logiciel de bas niveau avant d'être exécuté. Seul ce logiciel de traduction doit être réécrit pour migrer l'intégralité du système d'exploitation et des logiciels vers une nouvelle plateforme, comme lors de la transition du jeu d'instructions natif de l'AS/400, passant de l'ancien IMPI 32/48 bits au nouveau PowerPC-AS 64 bits , nom de code Amazon . Le jeu d'instructions IMPI étant très différent du PowerPC 32 bits, cette transition fut encore plus importante que le simple passage d'un jeu d'instructions 32 bits à 64 bits.

Sur les matériels 64 bits à architecture x86-64 (AMD64), la plupart des systèmes d'exploitation et applications 32 bits fonctionnent sans problème de compatibilité. Si l'espace d'adressage plus étendu des architectures 64 bits facilite le traitement de grands ensembles de données dans des applications telles que la vidéo numérique , le calcul scientifique et les bases de données volumineuses , la question de savoir si ces architectures, ou leurs modes de compatibilité 32 bits , sont plus performantes que des systèmes 32 bits de prix comparable pour d'autres tâches fait l'objet de nombreux débats.

Un programme Java compilé peut s'exécuter sans modification sur une machine virtuelle Java 32 ou 64 bits. La longueur et la précision de tous les types intégrés, tels que char`int` short, `int` int, `int` long, `int`, float`int` et double`int`, ainsi que les types pouvant servir d'indices de tableau, sont spécifiés par la norme et ne dépendent pas de l'architecture sous-jacente. Les programmes Java exécutés sur une machine virtuelle Java 64 bits bénéficient d'un espace d'adressage plus étendu.

La vitesse n'est pas le seul critère à prendre en compte pour comparer les processeurs 32 bits et 64 bits. Des applications telles que le multitâche, les tests de charge et le clustering – pour le calcul haute performance (HPC) – peuvent être mieux adaptées à une architecture 64 bits lorsqu'elles sont déployées de manière appropriée. C'est pourquoi les clusters 64 bits sont largement déployés dans les grandes entreprises, comme IBM, HP et Microsoft.

Résumé:

• Un processeur 64 bits fonctionne de manière optimale avec un logiciel 64 bits.
• Un processeur 64 bits peut être rétrocompatible , ce qui lui permet d'exécuter des logiciels d'application 32 bits pour la version 32 bits de son jeu d'instructions, et peut également prendre en charge l'exécution de systèmes d'exploitation 32 bits pour la version 32 bits de son jeu d'instructions.
• Un processeur 32 bits est incompatible avec les logiciels 64 bits.

Une idée fausse courante est que les architectures 64 bits ne sont pas meilleures que les architectures 32 bits, sauf si l'ordinateur dispose de plus de 4 Go de mémoire vive . Ce n'est pas tout à fait vrai :

• Certains systèmes d'exploitation et certaines configurations matérielles limitent l'espace mémoire physique à 3 Go sur les systèmes IA-32 , car une grande partie de la zone de 3 à 4 Go est réservée à l'adressage matériel (voir la limite des 3 Go ). Les architectures 64 bits peuvent adresser bien plus de 4 Go. Cependant, les processeurs IA-32, du Pentium Pro aux modèles suivants , permettent un espace d'adressage mémoire physique de 36 bits grâce à l'extension d'adresse physique (PAE), offrant ainsi une plage d'adresses physiques de 64 Go, dont jusqu'à 62 Go peuvent être utilisés par la mémoire principale. Les systèmes d'exploitation compatibles PAE peuvent ne pas être limités à 4 Go de mémoire physique, même sur les processeurs IA-32. Toutefois, les pilotes et autres logiciels en mode noyau, notamment les versions plus anciennes, peuvent être incompatibles avec PAE. Cette incompatibilité a été invoquée pour expliquer la limitation à 4 Go de RAM physique des versions 32 bits de Microsoft Windows (bien que la validité de cette explication soit contestée ).
• Certains systèmes d'exploitation réservent une partie de l'espace d'adressage des processus à leur propre usage, réduisant ainsi l'espace d'adressage total disponible pour l'allocation de mémoire aux programmes utilisateur. Par exemple, Windows 32 bits réserve 1 ou 2 Go (selon la configuration) de l'espace d'adressage total au noyau, ne laissant que 3 ou 2 Go (respectivement) disponibles pour le mode utilisateur. Cette limite est bien plus élevée sur les systèmes d'exploitation 64 bits.
• La mise en œuvre de fichiers mappés en mémoire devient plus complexe sur les architectures 32 bits, notamment avec la multiplication des fichiers de plus de 4 Go. Ces fichiers volumineux ne peuvent être mappés facilement en mémoire sur les architectures 32 bits, car seule une partie du fichier peut être mappée dans l'espace d'adressage à la fois. Pour accéder à un tel fichier par mappage mémoire, il est nécessaire de permuter les portions mappées dans et hors de l'espace d'adressage selon les besoins. Ceci pose problème, car le mappage mémoire, lorsqu'il est correctement implémenté par le système d'exploitation, est l'une des méthodes de transfert disque-mémoire les plus efficaces.
• Certains programmes 64 bits, tels que les encodeurs, les décodeurs et les logiciels de chiffrement, peuvent grandement bénéficier des registres 64 bits, tandis que les performances d'autres programmes, tels que ceux orientés vers les graphismes 3D, restent inchangées lors du passage d'un environnement 32 bits à un environnement 64 bits.x86-64 et AArch64 , prennent en charge davantage de registres à usage général que leurs homologues 32 bits (bien que cela ne soit pas spécifiquement lié à la longueur des mots). Il en résulte un gain de vitesse significatif pour les boucles serrées, car le processeur n'a pas besoin de récupérer les données depuis le cache ou la mémoire principale si celles-ci peuvent être stockées dans les registres disponibles.

Exemple en C :

Les systèmes 64 bits basés sur x86 manquent parfois d'équivalents logiciels conçus pour les architectures 32 bits. Le problème le plus critique sous Microsoft Windows réside dans l'incompatibilité des pilotes de périphériques pour le matériel obsolète. La plupart des applications 32 bits peuvent fonctionner sur un système d'exploitation 64 bits en mode de compatibilité , également appelé mode d'émulation , par exemple la technologie Microsoft WoW64 pour IA-64 et AMD64. L'environnement de pilotes du mode natif Windows 64 bits s'exécute sur la bibliothèque NTDLL.DLL 64 bits , qui ne peut pas appeler le code du sous-système Win32 32 bits (souvent utilisé pour les périphériques dont la fonction matérielle est émulée par les logiciels en mode utilisateur, comme les imprimantes Windows). L'absence de pilotes 64 bits pour la plupart des périphériques jusqu'au début de l'année 2007 (Vista x64) rendait l'utilisation d'une version 64 bits de Windows complexe. Cependant, la tendance s'est depuis orientée vers l'informatique 64 bits, notamment avec la baisse du prix de la mémoire et la généralisation de l'utilisation de plus de 4 Go de RAM. La plupart des fabricants ont commencé à fournir des pilotes 32 bits et 64 bits pour les nouveaux périphériques, ce qui a mis fin au problème de l'indisponibilité des pilotes 64 bits. En revanche, aucun pilote 64 bits n'était fourni pour de nombreux périphériques plus anciens, qui ne pouvaient donc pas être utilisés sur des systèmes 64 bits.

La compatibilité des pilotes posait moins de problèmes avec les pilotes open source, car les pilotes 32 bits pouvaient être adaptés à une utilisation 64 bits. La prise en charge du matériel antérieur à début 2007 était problématique pour les plateformes open source, en raison du nombre relativement faible d'utilisateurs.de logiciels 16 bits . Cependant, la plupart des applications 32 bits fonctionnent correctement. Les utilisateurs de systèmes 64 bits sont contraints d'installer une machine virtuelle d'un système d'exploitation 16 ou 32 bits pour exécuter des applications 16 bits ou d'utiliser une alternative à NTVDM .

Mac OS X 10.4 « Tiger » et Mac OS X 10.5 « Leopard » disposaient d'un noyau 32 bits uniquement, mais pouvaient exécuter du code en mode utilisateur 64 bits sur des processeurs 64 bits. Mac OS X 10.6 « Snow Leopard » proposait des noyaux 32 et 64 bits et, sur la plupart des Mac, utilisait le noyau 32 bits même sur les processeurs 64 bits. Cela permettait à ces Mac de prendre en charge les processus 64 bits tout en conservant la compatibilité avec les pilotes de périphériques 32 bits ; toutefois, ils ne pouvaient pas bénéficier des pilotes 64 bits et des gains de performance associés. Mac OS X 10.7 « Lion » fonctionnait avec un noyau 64 bits sur un plus grand nombre de Mac, tandis que OS X 10.8 « Mountain Lion » et les versions ultérieures de macOS ne disposaient que d'un noyau 64 bits. Sur les systèmes dotés de processeurs 64 bits, les noyaux macOS 32 et 64 bits peuvent exécuter du code en mode utilisateur 32 bits. Toutes les versions de macOS jusqu'à macOS Mojave (10.14) incluaient des versions 32 bits des bibliothèques utilisées par les applications 32 bits, permettant ainsi l'exécution de logiciels en mode utilisateur 32 bits pour macOS sur ces systèmes. Apple a supprimé ces versions 32 bits des bibliothèques dans macOS Catalina (10.15).

Linux et la plupart des systèmes d'exploitation de type Unix , ainsi que leurs chaînes d'outils C et C++ , prennent en charge les processeurs 64 bits depuis de nombreuses années. De nombreuses applications et bibliothèques pour ces plateformes sont des logiciels libres , écrits en C et C++, et peuvent donc, si elles sont compatibles 64 bits, être compilées en versions 64 bits. Ce modèle de distribution basé sur le code source, avec des mises à jour fréquentes, facilite grandement la disponibilité des applications pour ces systèmes d'exploitation.