關於X86-64與EM64T

就目前而言,95%以上的運算只需要32位的尋址能力就足夠了,在這種情況下,我們有多大的必要去進行32位計算到64位計算的轉換呢? 那麼我們普通用戶是否需要64位計算機呢?
    有人對此做了解釋:數據信息處理量每年都至少會成倍增長,未來2、3年內,可尋址空間爲 4GB的32位計算平臺在一些高密集度運算中將不堪重負,向64位轉型將會是部分用戶所需考慮的事情;即使近期,許多應用如大型數據庫管理、數字內容創建、科學建模、安全/加密、虛擬實境、3D遊戲等,也都可以從超越32位的計算能力中獲得好處(向64位的轉換實際已經開始,儘管這種轉換還處於較小的高端應用範圍內);另一方面,內存容量與價格的變動趨勢也有利於需要大容量內存配合的64位系統的普及,現在的4GB內存不過2500元人民幣。
   儘管未來幾年內,64位應用仍將處於培育期,但它畢竟代表了一種走向,剩下的問題就是採取何種方式來支持這種應用。儘管Intel公司的推出了安騰Itanium(開發代號即Merced)。它是64位處理器,也是IA-64,但是這種體系結構的CPU,64位計算方案採用的都是不夠開放的架構,並且不能或不能很好地與32位計算兼容,於是在64位與32位計算間形成了一堵“隔離牆”:32位平臺只能運行32位程序;64位平臺也只能運行64位程序(有些64位平臺雖能運行32位程序,但效率極低)。同樣的IBM,SUN的64位CPU也存在同樣的問題。所以,這些64位平臺往往只能應用於較窄的高端領域,因此不具備規模經濟的特點,因而將難以吸引軟件廠商開發更多、更好的應用軟件,它的路可能會越走越窄,更難談進一步的普及和推廣。

   但從2003年開始,用戶將會有另一種選擇,即AMD的X86-64解決方案。採用X86-64位架構的AMD Opteron處理器(AMD第8代處理器的正式名稱,中文的名字叫:浩龍)不僅支持以64位操作系統高性能運行64位程序,也完全兼容32位應用,可以保證32位程序在64位操作系統中正常運行甚至獲得更高的執行效率。由於X86-64具有“平穩過渡”的特點,所以用戶可以輕鬆決定是否以及何時由32位模式轉向64位模式——比如不必對原有硬件設備進行大幅更新,便可建立X86-64位系統並先在該系統中繼續運行原有的大量32位軟件,條件成熟時再全面轉向64位應用,這既保證了系統在較長年內不致落伍,又保護了原先的投資。
   採用X86-64位系統還有利於降低企業的TCO,提高ROI。以往企業的信息管理系統大多采用種類過多的平臺與操作系統,加大了維護管理的難度,使TCO居高不下,ROI難以提高;而按照AMD的計劃,X86-64位技術將不僅應用於部門級以上的服務器,也將應用於入門級服務器/工作站、臺式電腦和筆記本電腦,這樣企業用戶就可以全面採用統一的X86-64位系統,簡化IT管理環境,降低TCO,贏得更高ROI。

   顯然AMD的死對頭不可能看這對手獨佔市場,鑑於安騰Itanium不能很好的或者說不能支持32位運算。Intel公司在2004正式推出兼容32位運算的Nocona核心的“至強”系列CPU。它的64位技術稱爲EM64T技術
。但是Intel的EM64T技術是完全兼容AMD的X86-64的。這也給系統廠商一些方便。
   那麼既然它們是64位的CPU,那麼肯定和32位的CPU有這不同的地方,或許你一下子認爲,32位的CPU的尋址範圍是2的32次冪,那麼64位CPU就是2的64次冪。您的想法理論上是對的,但是既然是兼容32位的CPU
肯定是不同於真正的64位技術,其實AMD的X86-64CPU最大尋址範圍是2的48次冪,而兼容它的Intel的EM64T最大尋址範圍是2的36次冪。同時AMD爲其引入了新增了R8-R15通用寄存器作爲原有X86處理器寄存器的擴充,但在而在32位環境下並不完全使用到這些寄存器。原來的寄存器諸如EAX、EBX也由32位擴張至64位。在SSE單元中新加入了8個新寄存器以提供對SSE2和SSE3的支持。寄存器數量的增加將帶來性能的提升。與此同時,爲了同時支持32和64位代碼及寄存器,x86-64架構允許處理器工作在以下兩種模式:Long Mode(長模式)和Legacy Mode(遺傳模式),Long模式又分爲兩種子模式(64bit模式和Compatibility mode兼容模式)。該標準已經被引進在AMD服務器處理器中的Opteron處理器 (當然包括後期的Athlon64了)。
   Intel的EM64T支持64位sub-mode,和AMD的X86-64技術類似,採用64位的線性平面尋址,加入8個新的通用寄存器(GPRs),還增加8個寄存器支持SSE指令。與AMD相類似,Intel的64位技術將兼容IA32和EM64T,只有在運行64位操作系統下的時候,纔將會採用IA32E。IA32E將由2個sub-mode組成:64位sub-mode和32位sub-mode,同AMD64一樣是向下兼容的。Intel的EM64T將完全兼容AMD的X86-64技術。
 
附圖:   
 
    
 
 
 
 
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