128비트

3. 표현

128비트 바이트 주소를 사용하는 프로세서는 최대 2^128영어 (3.40×10³⁸ 이상) 바이트를 직접 주소 지정할 수 있다. 이는 2018년 현재 지구상에서 캡처, 생성 또는 복제된 총 데이터량인 약 33 제타바이트(2⁷⁴ 바이트 이상)를 훨씬 초과한다.^[1]

3. 1. 정수 표현

3. 2. 부동 소수점 표현

• 사배 정밀도 부동 소수점 수
• IBM의 System/370은 128비트(사배 정밀도)의 부동 소수점 수 연산 기능을 가지고 있었다.

4. 소프트웨어 지원

컴파일러가 64비트 미만의 레지스터 크기를 가진 아키텍처에서 64비트 정수 산술 연산을 에뮬레이션하는 것과 마찬가지로, 일부 컴파일러는 128비트 정수 산술 연산도 지원한다. 예를 들어, GCC C 컴파일러 4.6 버전 이상은 일부 아키텍처에서 128비트 정수형 `__int128`을 지원한다.^[9] GCC 및 호환 컴파일러는 `__SIZEOF_INT128__` 매크로가 정의될 때 128비트 산술 연산이 존재함을 알린다.^[10] C 프로그래밍 언어의 경우, 128비트 지원은 선택 사항이며, `int128_t` 형식을 통해 사용 가능하거나 컴파일러별 확장을 통해 구현할 수 있다. 러스트 프로그래밍 언어는 모든 플랫폼에서 구현되는 128비트 정수에 대한 내장 지원을 갖추고 있다(원래는 LLVM을 통해).^[11] C 컴파일러에서 제공하는 128비트 형식은 `Math::Int128` 모듈을 통해 Perl에서 사용할 수 있다.^[12]

5. 활용

128비트는 다양한 분야에서 활용된다.

• IBM 시스템 i: 가상 명령어 집합에서 모든 포인터를 128비트로 정의한다. 과거에는 48비트 주소 지정을 가진 CISC 명령어 집합을 사용했지만, 현재는 64비트 PowerPC/Power ISA를 사용한다. PowerPC/Power ISA 구현에서 처음 4바이트는 참조되는 객체의 유형을 식별하는 데 사용되고, 마지막 8바이트는 가상 메모리 주소로 사용된다.^[13] 나머지 4바이트는 사용되지 않으며, 향후 코드 변경 없이 IBM i 애플리케이션을 96비트 주소 지정으로 확장할 수 있게 한다.
• AS/400: 가상 주소 공간이 128비트이다.
• 4배 정도(128비트) 부동소수점: 64비트 고정소수점 수나 정수로 정확하게 저장할 수 있다.
• IBM의 System/370: 128비트(사배 정밀도) 부동 소수점 수 연산 기능을 가지고 있었다.
• SIMD: SSE나 AltiVec는 128비트 레지스터를 4개의 32비트 값으로 병렬 연산하여 한 번에 128비트 연산을 할 수 있다.
• PlayStation 2: Emotion Engine은 128비트 범용 레지스터를 가진 프로세서이다.^[16]。단, 주소 공간은 32비트이며, 엄밀한 의미에서의 128비트 프로세서는 아니다.

5. 1. 식별자

• RISC-V 구조 구현에 사용되는 자유 소프트웨어는 32, 64, 128비트 정수 데이터 너비를 가진다.
• 범용 고유 식별자(UUID)는 128비트 값이다.
• IPv6는 128비트 주소로 컴퓨터 네트워크 트래픽을 라우팅한다.
• ZFS는 128비트 파일 시스템이다.^[20]
• 그래픽 처리 장치 칩은 보통 128비트 버스로 데이터를 전송한다.^[20]
• 암호학에서 128비트는 대칭 키 암호의 일반적인 키 크기이며, 블록 암호의 일반적인 블록 크기이다.
• 128비트 프로세서를 사용하면 최대 2¹²⁸ (약 3.40 × 10³⁸) 바이트를 주소에 할당할 수 있다. 이는 2010년 지구 전체 데이터 저장량(약 1.2 제타바이트)을 초과한다.^[21]
• 4배 정도(128비트) 부동소수점 수는 정확도 손실 없이 64비트 고정소수점 수나 정수로 저장 가능하다.
• IBM 시스템 i 가상 명령어 집합은 모든 포인터를 128비트로 정의한다.
• MD5 알고리즘은 128비트 해시값을 생성하는 널리 사용되는 해시 함수이다.
• 아파치 아브로(Apache Avro)는 데이터 파일 분할을 위해 128비트 난수를 동기화 마커로 사용한다.^[14][15]
• 사배 정밀도 부동 소수점 수
• IBM System/370은 128비트(사배 정밀도) 부동 소수점 수 연산 기능을 가졌다.
• AS/400의 가상 주소 공간은 128비트이다.
• SIMD 명령 집합인 SSE나 AltiVec는 128비트 레지스터를 4개의 32비트 값으로 병렬 연산하여 한 번에 128비트 연산을 수행한다.
• PlayStation 2의 Emotion Engine은 128비트 범용 레지스터를 가진 프로세서이다.^[16]

5. 2. 네트워크

5. 3. 파일 시스템

5. 4. 암호학

• 암호학에서 128비트는 대칭 키 암호를 위한 일반적인 키 크기이며 블록 암호의 일반적인 블록 크기이기도 하다.^[20]
• 128비트 프로세서를 사용하면 최대 2¹²⁸ (3.40 × 10³⁸ 초과) 바이트를 주소에 할당할 수 있는데, 이는 2010년 지구에 저장된 총 데이터(약 1.2 제타바이트(1.42 × 10²¹ 바이트))를 훨씬 초과하는 수치이다.^[21]
• 워드 크기를 늘리면 다중 정밀도 수학 라이브러리의 속도를 높일 수 있으며, 이는 암호화에 적용된다. 또한 복잡한 수학적 처리 (수치 해석, 신호 처리, 사진 편집, 오디오 및 비디오 처리)에 사용되는 알고리즘의 속도도 높일 수 있다.
• MD5는 128비트 해시 값을 생성하는 해시 함수이다.
• 아파치 아브로(Apache Avro)는 데이터 파일을 효율적으로 분할하기 위해 128비트 난수를 동기화 마커로 사용한다.^[14][15]

5. 5. 기타

• RISC-V 구조 구현에 사용되는 자유 소프트웨어는 32, 64, 128비트 정수 데이터 너비를 가진다.
• 범용 고유 식별자(UUID)는 128비트 값이다.
• IPv6는 128비트 주소로 컴퓨터 네트워크 트래픽을 라우팅한다.
• ZFS는 2024년 1월 현재 유일한 128비트 파일 시스템이다.
• 그래픽 처리 장치 칩은 일반적으로 128비트 버스로 데이터를 전송한다.^[20]
• 암호학에서 128비트는 대칭 키 암호의 일반적인 키 크기이자 블록 암호의 일반적인 블록 크기이다.
• 128비트 프로세서를 사용하면 최대 2¹²⁸ (약 3.40 × 10³⁸) 바이트를 주소에 할당할 수 있는데, 이는 2010년 지구에 저장된 총 데이터(약 1.2 제타바이트)를 훨씬 초과한다.^[21]
• 4배 정도(128비트) 부동소수점 수는 정확도 손실 없이 64비트 고정소수점 수나 정수로 저장할 수 있다.
• IBM 시스템 i 가상 명령어 집합은 모든 포인터를 128비트로 정의한다.
• MD5 알고리즘은 128비트 해시값을 생성하는 널리 사용되는 해시 함수이다.
• 아파치 아브로(Apache Avro)는 데이터 파일을 효율적으로 분할하기 위해 128비트 난수를 동기화 마커로 사용한다.^[14][15]
• IBM의 System/370은 128비트(사배 정밀도) 부동 소수점 수 연산 기능을 가지고 있었다.
• AS/400의 가상 주소 공간은 128비트이다.
• SIMD 명령 집합의 SSE나 AltiVec는 128비트 레지스터를 4개의 32비트 값으로 병렬 연산하여 한 번에 128비트 연산을 할 수 있지만, 128비트 길이의 수치를 직접 조작할 수는 없다.
• PlayStation 2의 Emotion Engine은 128비트 범용 레지스터를 가진 프로세서이다.^[16] 그러나 주소 공간은 32비트이므로 엄밀한 의미에서 128비트 프로세서는 아니다.
• UUID나 IPv6 주소의 데이터 크기는 128비트이다.

참조

_[1] 웹사이트 The Digitalization of the World from Edge to Core https://www.seagate.[...] International Data Corporation|IDC 2021-09-14
_[2] 간행물 128-Bit Multicomparator https://authors.libr[...] 1976-10
_[3] 간행물 Structural aspects of the System/360 Model 85, III: Extensions to floating-point architecture
_[4] 간행물 Assembler Instructions (BS2000/OSD) https://bs2manuals.t[...]
_[5] 간행물 A microprocessor with a 128-bit CPU, ten floating-point MAC's, four floating-point dividers, and an MPEG-2 decoder 1999-11
_[6] 서적 Computer Architecture: A Quantitative Approach Morgan Kaufmann Publishers
_[7] 간행물 Sony's Emotionally Charged Chip Microdesign Resources 1999-04-19
_[8] 웹사이트 The RISC-V Instruction Set Manual, Volume I: Base User-Level ISA version 2.2 https://riscv.org/te[...] University of California, Berkeley 2017-05-25
_[9] 웹사이트 GCC 4.6 Release Series – Changes, New Features, and Fixes https://gcc.gnu.org/[...] 2016-07-25
_[10] 웹사이트 128-bit integer – nonsensical documentation? https://gcc.gnu.org/[...] GCC-Help 2015-08-26
_[11] 웹사이트 i128 – Rust https://doc.rust-lan[...] 2020-06-25
_[12] 웹사이트 Math::Int128 https://metacpan.org[...] 2020-06-25
_[13] 서적 Inside the AS/400, Second Edition https://books.google[...] Duke Press
_[14] 웹사이트 Re: Synchronization Markers https://mail-archive[...] 2013-01-24
_[15] 웹사이트 Apache Avro 1.8.0 Specification https://avro.apache.[...] Apache Software Foundation
_[16] 문서 ゲーム機における「製品に関するビット数広告」表示と「CPUビット数」表示との差異 http://www.sanosemi.[...]
_[17] 문서 http://ieeexplore.ie[...]
_[18] 문서 http://ieeexplore.ie[...]
_[19] 웹인용 GCC 4.6 Release Series - Changes, New Features, and Fixes https://gcc.gnu.org/[...] 2016-07-25
_[20] 저널 The Graphics Processor http://www.tomshardw[...] tomshardware.com 2006-07
_[21] 저널 Digital Universe nears a Zettabyte http://www.datacente[...] datacenterknowledge.com 2010-05
_[22] 저널 128-bit multicomparator http://ieeexplore.ie[...]
_[23] 저널 A microprocessor with a 128-bit CPU, ten floating-point MAC's, four floating-point dividers, and an MPEG-2 decoder