128-битные вычисления - 128-bit computing

В архитектура компьютера, 128-битцелые числа, адреса памяти или др. er блоки данных - это блоки размером 128 бит (16 октетов ). Кроме того, 128-битные архитектуры CPU и ALU основаны на регистрах, адресных шинах или шинах данных. такого размера.

Хотя в настоящее время нет основных процессоров общего назначения, предназначенных для работы со 128-битными целыми числами или адресами, у ряда процессоров есть специальные способы работы с 128-битными порциями данных. IBM System / 370 можно считать первым простым 128-битным компьютером, поскольку он использовал 128-битные регистры с плавающей запятой. Большинство современных ЦП имеют наборы инструкций с несколькими данными и множеством данных (SIMD) (Streaming SIMD Extensions, AltiVec и т. Д.), Где используются 128-битные векторные регистры для хранения нескольких меньших чисел, например четырех 32-разрядных чисел с плавающей запятой. Затем одна инструкция может работать со всеми этими значениями параллельно. Однако эти процессоры не работают с отдельными числами длиной 128 двоичных разрядов; только их регистры имеют размер 128 бит.

DEC VAX поддерживал операции с типами данных 128-битных целых ('O' или octaword) и 128-битных чисел с плавающей запятой ('H-float' или HFLOAT). Поддержка таких операций была вариантом обновления, а не стандартной функцией. Поскольку регистры VAX имели ширину 32 бита, для 128-битной операции использовались четыре последовательных регистра или четыре длинных слова в памяти.

В ICL 2900 серии предусмотрен 128-битный аккумулятор, а его набор инструкций включает 128-битную арифметику с плавающей запятой и упакованную десятичную арифметику.

Таким же образом, как компиляторы эмулируют, например, 64-битная целочисленная арифметика на архитектурах с размером регистров менее 64 бит, некоторые компиляторы также поддерживают 128-битную целочисленную арифметику. Например, компилятор GCC C 4.6 и более поздних версий имеет 128-битный целочисленный тип __int128для некоторых архитектур. GCC и совместимые компиляторы сигнализируют о наличии 128-битной арифметики, когда определен макрос __SIZEOF_INT128__. Для языка программирования C 128-битная поддержка не является обязательной, например через тип int128_t, или это может быть реализовано с помощью расширения для конкретного компилятора. Язык программирования Rust имеет встроенную поддержку 128-битных целых чисел, которая реализована на всех платформах. 128-битный тип, предоставляемый компилятором C, может быть доступен в Perl через модуль Math::Int128.

128-битный регистр может хранить 2 ( более 3,40 × 10) различных значений. Диапазон значений целых чисел, которые могут быть сохранены в 128 битах, зависит от используемого целочисленного представления. В двух наиболее распространенных представлениях диапазон составляет от 0 до 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,455 (2 - 1) для представления в виде (беззнакового ) двоичного числа и от −170,141,183,460,469,231,731,687,303,715,884,105,731,718 (−1,731,687,303,715,884,105,731,718) (−1 2-1) для представления в виде дополнения до двух.

• Бесплатное программное обеспечение , используемое для реализации RISC-V архитектуры, определено для 32, 64 и 128 битов целочисленной ширины данных.
• Универсальные уникальные идентификаторы (UUID) состоят из 128-битного значения.
• IPv6 направляет компьютерный сетевой трафик среди 128-битного диапазона адресов.
• ZFS - это 128-битная файловая система.
• Микросхемы графического процессора (GPU) обычно перемещают данные по 128-битной шине.
• 128 бит - это обычное дело. размер ключа для симметричных шифров и общий размер блока для блочных шифров в криптографии.
• 128-битные процессоры могут использоваться для прямой адресации вверх до 2 ( более 3,40 × 10) байтов, что значительно превысит общий объем данных, хранящихся на Земле по состоянию на 2010 год, который оценивается примерно в 1,2 зеттабайта (более 2 байтов).
• Четверная точность (128-битные) числа с плавающей запятой могут хранить 113-битные числа с фиксированной запятой или целые точно без потери точности (таким образом В частности, 64-битные целые числа). Четверная точность с плавающей запятой также может представлять любую позицию в наблюдаемой вселенной с точностью не менее микрометра.
• Decimal128 числа с плавающей запятой могут представлять числа до 34 значащих цифр.
• Виртуальный набор инструкций AS / 400 определяет все указатели как 128-битные. Это преобразуется в реальный набор инструкций оборудования по мере необходимости, что позволяет изменять базовое оборудование без необходимости перекомпилировать программное обеспечение. Прошлое оборудование было 48-битным CISC, в то время как текущее оборудование было 64-битным PowerPC. Поскольку указатели определены как 128-битные, будущее оборудование может быть 128-битным без несовместимости программного обеспечения.
• Увеличение размера слова может ускорить математические библиотеки с множественной точностью с приложениями до криптография и потенциально ускоряют алгоритмы, используемые в сложной математической обработке (численный анализ, обработка сигналов, сложное редактирование фотографий и аудио и обработка видео ).
• MD5 - широко используемая хеш-функция, производящая 128-битное хеш-значение.
• Apache Avro использует 128-битное случайное число в качестве маркера синхронизации для эффективного разделения файлов данных.

128-битный мультикомпаратор был описан исследователями в 1976 году.

ЦП со 128-битными мультимедийными расширениями был разработан исследователями в 1999 г.