64bit CPU의 장점 (1)

그렇다면 64bit CPU는 장점은 무엇이 있을까? 앞에서 언급한 최대 메모리 용량에 대한 내용을 포함하여 64bit CPU가 가지는 장점을 생각해보도록 하자.

메인 메모리의 최대 용량 증가

현재 x86 호환 PC 및 서버에서 사용하고 있는 32bit CPU는 모두 32bit의 주소를 사용하여 메모리를 억세스 하고 있다. (이 때문에 32bit CPU라고 불리우고 있다.) 메모리를 억세스 하는데 사용하는 주소가 32bit이며, 각 bit에는 0과 1만을 저장할 수 있다.

여기서 잠깐, 메모리 주소의 비트 수와 CPU의 최대 메인 메모리 용량과의 관계를 알아보면 다음과 같다. CPU의 최대 메인 메모리 용량은 메모리 주소의 bit 수를 n으로 가정할 때, 2의 n승 Byte가 된다.

위의 메모리 주소의 비트 수와 CPU의 최대 메인 메모리 용량과의 관계를 32bit CPU에 적용을 하면,  32bit CPU는 32개의 bit를 메모리 주소를 나타내기 위해 사용한다. 즉, n은 32이며, 최대 메인 메모리 용량은 2의 32승인 4,294,967,296(42억 9496만 7296.)Byte다. 4,294,967,296Byte를 GB 단위로 환산하면 정확하게 4GB^*1가 된다. 이러한 이유 때문에 32bit CPU는 4GB를 초과하는 메모리를 억세스 할 수 없는 것이다.

*1 : 1GB = 2^30 Byte로 계산했을 경우. 앞으로 이 글에서 특별한 표시가 없는 한, GB 단위는 2^30 Byte를 의미한다.

이러한 최대 메모리 용량 제한은 64bit CPU에서는 완벽하게 해결되는 모습을 보여준다. 64bit CPU는 64bit의 주소를 사용하여 메모리를 억세스 하게 된다. 위에서 살펴본 메모리 주소의 비트 수와 CPU의 최대 메인 메모리 용량과의 관계를 적용하면, 64bit CPU의 최대 메모리 용량은 2의 64승인 18,446,744,073,709,551,616Byte가 된다. 이를 GB 단위로 환산을 하면 17,179,869,184GB가 된다.

64bit CPU의 최대 메모리 용량인 17,179,869,184GB는 32bit CPU의 최대 메모리 용량인 4GB와 비교 자체가 거의 불가능한 용량이다. 즉, 32bit CPU의 메인 메모리 용량 제한의 장벽이 완벽하게 사라졌다고 평가를 할 수 있다.

단, AMD의 Opteron 프로세서는 64bit 모두를 메모리 어드레스에 사용하지 않는 모습을 보여주고 있다. 이는 64bit 모두를 메모리 어드레스에 사용할 여건이 현재 갖추어져 있지 않기 때문이다. Opteron 프로세서의 메모리 컨트롤러는 40bit 또는 48bit의 어드레싱을 사용하여 메모리를 억세스하며, 최대 281474976710656Byte(262144GB = 256TB)의 메모리를 억세스 할 수 있다. 이정도 메모리 용량이라면 향후 몇 년간은 최대 메모리 부족이라는 문제에서 탈출할 수 있다는 계산을 할 수 있다.