Copyright © 2012 Алексей Алимкин

Несмотря на то, что вопросы, связанные с разрядностью системы неоднократно рассматривались как в статьях, относящихся к работе с приложением Logic Pro, так и в в технических статьях раздела AC/DC (в том числе и AC/DC #6: Часто задаваемые вопросы о работе приложений Logic Pro и MainStage в 64-разрядном режиме), эти вопросы по-прежнему продолжают волновать людей, далеких от программирования. Практически ежедневно отвечая на одни и те же вопросы, типа «А что такое разрядность?», «А насколько 64 бита круче 32-х?», «А зачем мне это надо, ваши 64 бита?» и им подобные, мы решили, наконец, издать маленькую брошюрку 64 БИТА ДЛЯ «ЧАЙНИКОВ», которую и предлагаем вашему вниманию!

МЖ #23: 64 бита для «чайников»

Обзор:

В этой статье мы попытаемся достаточно просто и доступно рассказать о 64-разрядной обработке данных в операционной система Mac OS X 10.7 Lion, что такое многопоточная обработка данных и каким образом это связано с работой приложения Logic Pro.

Для того, чтобы кратко и внятно ответить на вопрос «Что такое 64 бита», пришлось основательно проштудировать несколько учебников из серии Apple Pro Training. И вот что в результате этого получилось.

Что такое 64-битная обработка?

Современная операционная система Mac OS X 10.7 Lion является полностью 64-разрядной. Что это означает и для чего это нужно? Чтобы идти в ногу со временем и использовать все преимущества компьютерных технологий, в своей новой операционной системе компания Apple отказалась от поддержки технически устаревших компьютеров, оснащенных 32-разрядными процессорами PowerPC, чтобы полностью перейти на поддержку и использование современных технологий, использующих 64-разрядную обработку компьютерных данных. Это, в свою очередь, потребовало полной модернизации всех приложений, включая также и Logic Pro. У неискушенного компьютерного пользователя абсолютно закономерно возникает вопрос: «1 бит, 16 бит, 64 бит, миллион… Что это вообще такое?! Ну, и сколько бит мне действительно нужно?» Как правило, больше бит означает, что можно работать одновременно с большим количеством циферок и при этом обрабатывать их намного быстрее (естественно, при наличии большого объема оперативной памяти, установленной в вашем компьютере).

Любой центральный процессор (CPU — Central Processor Unit, дословно — центральное устройство обработки) состоит из различных частей (регистров, вычислительных блоков, контроллеров), которые дружно работают для того, чтобы выполнять машинные инструкции, посылаемые им приложениями. Разные центральные процессоры (как и их компоненты) разработаны для обработки определенного количества битов (8, 16, 32, 64 и так далее), точно так же, как и коробки передач разных автомобилей имеют разное количество шестеренок. И так же, как количество шестеренок в коробке передач определяет, насколько быстро сможет поехать машина, разрядность (или количество бит, которыми может управлять процессор) определяет наибольшее число, которое процессор может обрабатывать за один такт, а также максимальную величину доступной памяти.

Скорость работы и оперативная память

Тактовая частота говорит о том, насколько быстро процессор выполняет машинные инструкции. 64-разрядный процессор может оперировать с объемом данных в два раза большим, чем 32-разрядный процессор на одной и той же тактовой частоте, значительно повышая производительность компьютера. Например, 64-разрядный процессор с тактовой частотой 2 ГГц может выполнять два миллиарда операций в секунду.

LOGICА так ли нужна нам эта скорость в приложении Logic Pro и насколько это его улучшит? Несомненно, преимущества в скорости при использовании 64-разрядной обработки являются немаловажным фактором и в Logic Pro. Но... На качество звука не влияет, работаете ли вы в режиме 32 разряда или 64.

Примечание: Вполне допустимо, что в каких-то случаях вы сможете уловить разницу в звучании, и не всегда она будет в лучшую сторону, поскольку возможность адекватной работы в 32- и 64-разрядных режимах напрямую зависит от качества и быстродействия таких компонентов вашего компьютера, как модули оперативной памяти и жесткий диск (SSD).

Почему? В приложении, работающем со звуком; значение разрядности определяет динамический диапазон обрабатываемого звукового сигнала, что в случае работы с запущенным в 32-разрядном режиме приложением Logic Pro приблизительно оценивается в гигантскую величину 1536 dB (конечно же, имеется ввиду внутренняя разрядность Logic Pro — 32 бита с плавающей запятой, с которой он обрабатывает сигнал внутри себя), а при запущенном в 64-разрядном режиме — в величину, которую просто невозможно представить! Нет необходимости говорить о том, что работа в полностью 64-разрядном приложении значительно повысила бы скорость обработки данных, но, к сожалению, далеко не все плагины третьих фирм поддерживают данный режим, и перед вами встанет выбор: либо по-прежнему использовать Logic Pro в 32-разрядном режиме, либо отказаться от некоторых плагинов, получивших постоянную прописку в вашем рабочем процессе. Единственным неоспоримым преимуществом работы в 64-разрядном режиме является работа с практически неограниченным объемом оперативной памяти.

Все дело в том, что 32-разрядный процессор ограничен использованием 4 гигабайт оперативной памяти, выделенной для одного приложения. Что это значит? Это значит, что когда вы запускаете приложение Logic Pro, компьютер начинает загрузку в оперативную память самого приложения, всех используемых им плагинов (независимо от того, используются ли они в вашем текущем проекте или нет), всех петель Apple Loops, всех аудиофайлов с включенным режимом гибкой обработки аудиосигнала Flex, а также, большинства из используемых вами в проекте сэмплерных библиотек. И все это должно поместиться в строго ограниченном четырьмя гигабайтами объеме оперативной памяти, даже если на вашем компьютере установлено 32 GB RAM! Конечно, в случае с плагином Kontakt 5 компании Native Instruments вы можете использовать его возможность запускать свой собственный сервер памяти за пределами того объема памяти, который использует Logic Pro, но это — исключение. Те же плагины компании Spectrasonics достаточно прожорливы и моментально «отъедают» практически всю имеющуюся в распоряжении Logic Pro оперативную память.

А вот 64-разрядный процессор теоретически позволяет каждому приложению использовать… 16 миллиардов гигабайт памяти (или 16 эксабайт)! Чем больше оперативной памяти установлено на вашем компьютере, тем быстрее запускаются и работают ваши приложения, поскольку в этом случае больше данных будет храниться в намного более быстрой оперативной памяти, нежели на в разы более медленных жестких дисках. И не забывайте о том, что чем быстрее работают ваши жесткие диски (или твердотельные накопители SSD), тем быстрее происходит обмен данными между ними и оперативной памятью, что означает еще более быструю (и более точную!) работу вашего компьютера. А в случае со звуком — больше количество аудиотреков и уменьшение возникновения возможного джиттера («мыла»). (Именно по этим причинам в аудиоплеере Decibel используется предварительная загрузка музыкальных файлов в оперативную память и последующее воспроизведение их оттуда, что позволяет исключить как возникновение различных артефактов — щелчков, «заиканий», пауз — нередко проявляющихся при непрерывной подкачке файлов с жесткого диска, так и «мыльности" в звуке, определяемой джиттером — «плаванием» — в области высоких частот).

Преимущества использования нескольких процессорных ядер

Центральные процессоры Intel, которые в настоящее время используются в настольных и портативных компьютерах Apple, на самом деле состоят из нескольких процессорных ядер. Это — как акция «два по цене одного» в вашем любимом магазине. В старых, однопроцессорных компьютерах, каждый из шагов задачи должен был быть выполнен в определенной последовательности. Давайте рассмотрим задачу на примере посылки письма. Сначала вы складываете написанное письмо, потом кладете его в конверт, затем надписываете на конверте адрес, приклеиваете марку и, после всего этого, бросаете его в почтовый ящик. Если вы работаете над этой задачей в одиночку и при этом у вас имеются сотни писем, то для выполнения задачи потребуется определенное количество времени. С современными процессорами, оснащенными несколькими ядрами (у современных процессоров Mac имеется от двух до шести ядер), компьютер Mac выполняет больше операций за один и тот же промежуток времени, повышая тем самым общую производительность. Рассматривая ту же задачу посылки писем, думайте о ней, как об одном человеке, выполняющем один этап задачи. Таким образом, процессор с четырьмя ядрами — это все равно, что еще три человека, которые помогают вам: один из вас складывает письмо, второй помещает его в конверт, третий занимается заполнением адреса доставки и наклеивает марку, а уже четвертый бросает его в почтовый ящик. Вполне понятно, что с такой помощью задачи будут выполняться намного быстрее.

Поточная обработка данных

Одним из методов, используемых в приложениях для реализации преимуществ работы с несколькими процессорами или ядрами, является многопоточность — технология программирования, позволяющая процессорам работать одновременно над различными частями программы. Несколько потоков делают приложения более гибкими, позволяя им выполнять различные задачи в одно и то же время, например, возможность почтовой программы одновременно и отправлять, и получать электронную почту. Но поточная обработка довольно сложна и ее реализация является весьма нелегкой задачей для программирования.

Технология Grand Central Dispatch

Grand Central Dispatch (GCD) представляет собой технологию Apple, созданную, чтобы помочь разработчикам в написании программ, позволяющих операционной системе разделять задания и планировать их запуск на различных процессорных ядрах в качестве альтернативы потокам, используемым в приложениях. GCD является системной службой операционной системы Mac OS X, используемой для управления задачами, для разбивания их на куски и последующего назначения этих кусков на различные процессоры или ядра, а также для учета получившихся результатов. Это очень похоже на жонглирование, но вместо шаров и булав операционная система жонглирует кодом, удостоверяясь, что нужная часть попадает в нужное место и в нужное время. Программы, которые поддерживают GCD, являются распознающими мультипроцессорность, и могут работать тем быстрее, чем больше ядер будет доступно для работы.

Мы надеемся, что новая версия приложения Logic Pro X, разрабатываемая в данный момент компанией Apple, будет поддерживать технологию GCD и мы воочию сможем воспользоваться всеми преимуществами 64-разрядной операционной системы, включая скорость обработки данных и огромный запас адресуемой памяти!

Copyright © 2012 Алексей Алимкин.