什么是CPU 64位技術(shù)

什么是CPU 64位技術(shù)??
??
???
??? 這里的64位技術(shù)是相對(duì)于32位而言的，這個(gè)位數(shù)指的是CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的數(shù)據(jù)寬度為64位，64位指令集就是運(yùn)行64位數(shù)據(jù)的指令，也就是說(shuō)處理器一次可以運(yùn)行64bit數(shù)據(jù)。64bit處理器并非現(xiàn)在才有的，在高端的RISC（Reduced Instruction Set Computing，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）很早就有64bit處理器了，比如SUN公司的UltraSparc Ⅲ、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。

??? 64bit計(jì)算主要有兩大優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)行更大范圍的整數(shù)運(yùn)算；可以支持更大的內(nèi)存。不能因?yàn)閿?shù)字上的變化，而簡(jiǎn)單的認(rèn)為64bit處理器的性能是32bit處理器性能的兩倍。實(shí)際上在32bit應(yīng)用下，32bit處理器的性能甚至?xí)鼜?qiáng)，即使是64bit處理器，目前情況下也是在32bit應(yīng)用下性能更強(qiáng)。所以要認(rèn)清64bit處理器的優(yōu)勢(shì)，但不可迷信64bit。

??? 要實(shí)現(xiàn)真正意義上的64位計(jì)算，光有64位的處理器是不行的，還必須得有64位的操作系統(tǒng)以及64位的應(yīng)用軟件才行，三者缺一不可，缺少其中任何一種要素都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)64位計(jì)算的。目前，在64位處理器方面，Intel和AMD兩大處理器廠商都發(fā)布了多個(gè)系列多種規(guī)格的64位處理器；而在操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件方面，目前的情況不容樂(lè)觀。因?yàn)檎嬲m合于個(gè)人使用的64位操作系統(tǒng)現(xiàn)在就只有Windows XP X64，而Windows XP X64本身也只是一個(gè)過(guò)渡性質(zhì)的64位操作系統(tǒng)，在Windows Vista發(fā)布以后就將被淘汰，而且Windows XP X64本身也不太完善，易用性不高，一個(gè)明顯的例子就是各種硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序很不完善，而且現(xiàn)在64位的應(yīng)用軟件還基本上沒(méi)有，確實(shí)硬件廠商和軟件廠商也不愿意去為一個(gè)過(guò)渡性質(zhì)的操作系統(tǒng)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件。所以要想實(shí)現(xiàn)真正的64位計(jì)算，恐怕還得等到Windows Vista普及一段時(shí)間之后才行。

??? 目前主流CPU使用的64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64位技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)、和Intel公司的IA-64技術(shù)。其中IA-64是Intel獨(dú)立開(kāi)發(fā)，不兼容現(xiàn)在的傳統(tǒng)的32位計(jì)算機(jī)，僅用于Itanium（安騰）以及后續(xù)產(chǎn)品Itanium 2，一般用戶不會(huì)涉及到，因此這里僅對(duì)AMD64位技術(shù)和Intel的EM64T技術(shù)做一下簡(jiǎn)單介紹。

AMD64位技術(shù)
??? AMD64的位技術(shù)是在原始32位X86指令集的基礎(chǔ)上加入了X86-64擴(kuò)展64位X86指令集，使這款芯片在硬件上兼容原來(lái)的32位X86軟件，并同時(shí)支持X86-64的擴(kuò)展64位計(jì)算，使得這款芯片成為真正的64位X86芯片。這是一個(gè)真正的64位的標(biāo)準(zhǔn)，X86-64具有64位的尋址能力。

??? X86-64新增的幾組CPU寄存器將提供更快的執(zhí)行效率。寄存器是CPU內(nèi)部用來(lái)創(chuàng)建和儲(chǔ)存CPU運(yùn)算結(jié)果和其它運(yùn)算結(jié)果的地方。標(biāo)準(zhǔn)的32-bit x86架構(gòu)包括8個(gè)通用寄存器（GPR），AMD在X86-64中又增加了8組（R8-R9），將寄存器的數(shù)目提高到了16組。X86-64寄存器默認(rèn)位64-bit。還增加了8組128-bit XMM寄存器（也叫SSE寄存器，XMM8-XMM15），將能給單指令多數(shù)據(jù)流技術(shù)（SIMD）運(yùn)算提供更多的空間，這些128位的寄存器將提供在矢量和標(biāo)量計(jì)算模式下進(jìn)行128位雙精度處理，為3D建模、矢量分析和虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。通過(guò)提供了更多的寄存器，按照X86-64標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的CPU可以更有效的處理數(shù)據(jù)，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期中傳輸更多的信息。

EM64T技術(shù)
??? Intel官方是給EM64T這樣定義的：EM64T全稱Extended Memory 64 Technology，即擴(kuò)展64bit內(nèi)存技術(shù)。EM64T是Intel IA-32架構(gòu)的擴(kuò)展，即IA-32e（Intel Architectur-32 extension）。IA-32處理器通過(guò)附加EM64T技術(shù)，便可在兼容IA-32軟件的情況下，允許軟件利用更多的內(nèi)存地址空間，并且允許軟件進(jìn)行32 bit線性地址寫(xiě)入。EM64T特別強(qiáng)調(diào)的是對(duì)32 bit和64 bit的兼容性。Intel為新核心增加了8個(gè)64 bit GPRs（R8-R15），并且把原有GRPs全部擴(kuò)展為64 bit，如前文所述這樣可以提高整數(shù)運(yùn)算能力。增加8個(gè)128bit SSE寄存器（XMM8-XMM15），是為了增強(qiáng)多媒體性能，包括對(duì)SSE、SSE2和SSE3的支持。

??? Intel為支持EM64T技術(shù)的處理器設(shè)計(jì)了兩大模式：傳統(tǒng)IA-32模式（legacy IA-32 mode）和IA-32e擴(kuò)展模式（IA-32e mode）。在支持EM64T技術(shù)的處理器內(nèi)有一個(gè)稱之為擴(kuò)展功能激活寄存器（extended feature enable register，IA32_EFER）的部件，其中的Bit10控制著EM64T是否激活。Bit10被稱作IA-32e模式有效（IA-32e mode active）或長(zhǎng)模式有效（long mode active，LMA)。當(dāng)LMA＝0時(shí)，處理器便作為一顆標(biāo)準(zhǔn)的32 bit（IA32）處理器運(yùn)行在傳統(tǒng)IA-32模式；當(dāng)LMA＝1時(shí)，EM64T便被激活，處理器會(huì)運(yùn)行在IA-32e擴(kuò)展模式下。

??? 目前AMD方面支持64位技術(shù)的CPU有Athlon 64系列、Athlon FX系列和Opteron系列。Intel方面支持64位技術(shù)的CPU有使用Nocona核心的Xeon系列、使用Prescott 2M核心的Pentium 4 6系列和使用Prescott 2M核心的P4 EE系列。