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CPU知識(shí)詳解-64位技術(shù) EM64T技術(shù)

★★★★★【文章導(dǎo)讀】：CPU知識(shí)詳解-64位技術(shù) EM64T技術(shù)具體內(nèi)容是：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CPUGPRs（General-PurposeRegisters，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，處理器一次可以運(yùn)行64bit數(shù)據(jù)。64bit處理器并…

來源：日期：2013-10-10 11:17:43 人氣：標(biāo)簽：

　　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，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)：一是可以進(jìn)行更大范圍的整數(shù)運(yùn)算；二是可以支持更大的內(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。

　　目前主流 CPU 使用的 64 位技術(shù)，主要有 AMD 公司的 AMD 64 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)立開發(fā)，不兼容現(xiàn)在傳統(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) AMD 64 位技術(shù)和 Intel 的 EM64T 技術(shù)作一簡(jiǎn)單介紹。

　　1) AMD 64 位技術(shù)

　　AMD 64 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。

　　2) 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 64 bit 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) 128 bit 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。