ثبات‌ها: مکان‌هايي از حافظه درون پردازنده هستند که هنگام انجام عمليات‌هاي رياضي و منطقي به‌وسيله واحد حساب و منطق (ALU 1) مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

با فرض اين‌که شما مقادير عددي را در دو سوي حافظه اصلي داشته و همچنين نرم‌افزاري داريد که بايد اين مقادير عددي را با هم جمع کرده و حاصل را در مکان سومي ذخيره کند، اين عمليات با در نظر گرفتن جايي در فهرست ثبات‌ها براي مقدار عددي مکان حافظه اول، افزودن عدد مکان حافظه دوم به عدد موجود در ثبات و سپس ذخيره عدد به‌دست آمده از مجموع آن دو عدد در يک مکان حافظه سوم در ميان ثبات‌ها، انجام مي‌شود.

محدوديت‌هايي نيز براي اين مقادير در يک عمليات وجود دارد، اگرچه اين نرم‌افزار توانايي ذخيره اعداد بزرگتر را در مکان‌هاي متعدد حافظه دارد و مي‌تواند با انجام عمليات‌هاي متعدد در بيش از يك ثبات كار كند، اما محدوديت‌هايي نيز براي اين مقادير در يک عمليات وجود دارد، ضمن اين‌كه مساله تعدد ثبات‌ها، روند انجام کارها را کند مي‌کند.

گذرگاه داده: يک خط ارتباطي الکترونيکي است که براي انتقال داده بين پردازنده و حافظه به‌کار مي‌رود و وسعت پهناي آن به اندازه تعداد اتصالات موازي آن است.

گذرگاه آدرس: عبارت است از خطوط سيگنال‌هاي الکترونيکي، که پردازنده براي تعيين مکان حافظه‌اي که عدد بايد از آنجا بازخواني يا بازنويسي شود، به‌کار مي‌برد.

پهناي گذرگاه آدرس، ميزان دسترسي پردازنده به حافظه را تعيين مي‌کند. پهناي داخلي يا منطقي اين نشاني با پهناي خارجي يا فيزيکي آن مي‌تواند متفاوت باشد. نشاني‌هاي مسير 8، 16 و 32 بيتي اجازه مي‌دهند که 256 بايت، 64کيلوبايت و 4گيگابايتي آدرس‌دهي شوند. اين مقدار حافظه، متناسب با پهناي گذرگاه آدرس، افزايش مي‌يابد. در حقيقت با هر بيت اضافي 2برابر مي‌شود.

تحول پردازنده‌ها:

در دنياي محاسبات رايانه‌اي، افزايش بيت‌ها در پردازنده‌ها، رويدادي عادي و روزمره نيست. حرکت به‌سمت 64 بيتي شدن اولين نمونه نادر از چنين تغييراتي بود که از زمان جايگزيني پردازنده‌هاي 32 بيتي به‌جاي 16 بيتي در سال 1985 به‌وقوع پيوست.

در فرآيند تحول پردازنده‌هاي 4 بيتي به 8، 16 و 32 بيتي، رقم بيت در هر مورد، نشانگر مقدار پهناي ثبات‌هاي پردازنده بود. از آنجايي که بارگذاري مقاديري از حافظه به ثبات‌ها و ذخيره مجدد آن درون حافظه، 2 عمليات کاري معمول ريزپرازنده‌ها هستند، معقول خواهد بود که فرض کنيم گذرگاه داده نيز پهناي مشابهي دارد. اما اين امر در تمام موارد صدق نمي‌کند.

طراحان پردازنده‌ها در اين فرايند تحول، تعداد پين‌هاي پردازنده‌ها را کاهش دادند تا طراحان رايانه قادر باشند سخت‌افزارهاي ساده‌تري را در ساخت مادربوردها به كار ببرند. كه البته اين تغيير تاثيرات منفي را نيز به‌همراه داشت. چرا كه هربار که پردازنده دستورالعملي را براي دسترسي به‌مقدار عددي 16بيت صادر مي‌کرد، در پشت پرده دو انتقال داده 8بيتي صورت مي‌گرفت و اين امر تاثيري منفي روي برنامه‌هاي کابردي وابسته به حافظه مي‌گذاشت. اين موضوع در مورد پردازنده‌هاي 32بيتي نيز مصداق داشت، از جمله پردازنده‌هاي DX و مدل SX که به‌ ترتيب گذرگاه داده داده خارجي 32 و 16 بيتي داشتند. در پردازنده 80486 گذرگاه داده 32 بيتي، پهنايي مشابه فهرست ثبت آن داشت، اما در مورد پنتيوم، مسير داده تا 2 برابر اندازه ثبات‌هايش يعني 64بيت رشد کرد. (البته با برآيند کاهش در پهناي باند حافظه.)

کدام پهنا؟

بر خلاف مسير داده، هيچ دليلي مبني‌ بر وجود ارتباطي معين بين پهناي فهرست ثبت و پهناي نشاني مسير در دست نيست، مگر به‌منظور ساده‌سازي ساختار پردازنده.

با ظهور هر نسل جديد از پردازنده‌ها، نشاني مسير پهن‌تر مي‌شد تا دسترسي به مقادير بيشتري از حافظه را براي تراشه امکان‌پذير سازد، اما همواره بين پهناي فهرست‌هاي ثبت، اختلاف اندازه‌اي وجود داشت.

براي مثال يک پردازنده 4 بيتي با 4 بيت گذرگاه آدرس، تنها مي‌تواند به 16 بايت حافظه دسترسي داشته باشد و يک گذرگاه آدرس 8 بيتي، مي‌تواند اجازه آدرس‌دهي 256 بايت را به آن بدهد که حتي بر اساس استانداردهاي سال 1980 نيز بسيار ناچيز است. به‌ همين دليل بيشتر پردازنده‌هاي 8 بيتي، نشاني مسير 16بيتي دارند و اين يعني اينكه مي‌توانند به 64 کيلوبايت حافظه دسترسي داشته باشند. پردازنده‌هاي 16بيتي مانند 8088 و 80286 به‌ ترتيب نشاني‌هاي مسير 20 و 24بيتي داشتند بنابراين سطح دسترسي آنها به حافظه رم به ترتيب يك و 16‌ مگابايت بود.

پهناي گذرگاه آدرس در نگارش‌هاي مختلف پردازنده‌هاي 32بيتي بتدريج بيشتر شد به ‌طوريکه براي 80386SX، 24 بيت و براي پنتيوم4 ها 36 بيت بود که توانايي دسترسي به 64 گيگابايت رم را به آن‌ها بخشيد. پردازنده‌هاي 32 بيتي داراي مسير 36 بيتي به ‌خاطر اينکه پهناي گذرگاهي 32 بيتي داشتند با مشکلاتي مواجه شدند. بنابراين استفاده کامل از 64 گيگابايت حافظه قابل آدرس‌ دهي مستلزم معرفي گزينه‌اي به‌ نام ادامه آدرس صفحه (PAE 2) بود و البته نيازمند يک نرم‌افزار که کاربرد آن ‌را عملي سازد.

بدون اين‌ها پردازنده‌هاي 32 بيتي فقط از توانايي آدرس‌دهي حافظه 4 گيگابايت برخوردار بودند و اين محدوديت، معضلي بود که بيشتر کاربران رايانه آن‌را کم‌ و بيش تجربه کرده و به ‌ياد دارند.

مدل‌هاي واقعي سيستم‌هاي مستقل 64 بيتي

پردازنده‌هاي 64 بيتي علاوه‌ بر آنکه جايگاه خود را در سطوح متوسط در صنعت رايانه يافته‌اند، از زمان ظهور دستگاه بازي Nintendo 64 در سال 1996، راه خود را به درون سيستم‌هاي مستقل بازي نيز باز کرده‌اند.

اين دستگاه، پردازنده MIPS VR4300i را در درون خود داشت که از پردازنده‌هاي 64 بيتي، IRCS نيرو بخش سرورها و ورک‌استيشن‌ها تشكيل شده بود. اين دستگاه به‌وسيله متخصص حرفه‌اي محاسبات رايانه‌اي، شرکت سيليکون گرافيک ساخته شد.

امروزه اين ساختار 64 بيتي در پردازنده‌هاي Cell که در ساخت Playstation3 کاربرد دارند، به‌ كار مي‌رود. اين تراشه دربردارنده يک تك‌ هسته 64 بيتي به‌اضافه 8 هسته تخصصي است که به‌عنوان دستيار پردازنده، به وظايف مربوط به‌محتواي رسانه عمل مي‌کنند و عناصر پردازش سينرژيك (SEP 3) ناميده مي‌شوند.

اين عناصر موانع و حصارهاي 64 بيتي را شکسته‌اند و از نظر داشتن خاصيت SIMD 128 بيتي، درست مانند دستورات الحاقي SSE3 (که درپردازنده‌هاي رده متوسط AMD و اينتل يافت مي‌شوند)، عمل مي‌کنند. دستگاه Xbox 360 مايکروسافت نيز داراي قابليت محاسبه رايانه‌اي 64 بيتي است. اين دستگاه شامل يک پردازنده 3 هسته‌اي 64بيتي بر اساس معماري قدرت است. از بين کنسول‌هاي بازي متداول امروزي، تنها دستگاهي که با برخورداري از پردازنده‌هاي برادوي (Broadway) بر اساس پاور پي‌سي، به فناوري 32 بيتي وفادار مانده، دستگاه Nintendo Wii است.