CPU知識詳解-64位技術 EM64T技術

★★★★★【文章導讀】：CPU知識詳解-64位技術 EM64T技術具體內容是：這里的64位技術，是相對于32位而言的，這個位數指的是CPUGPRs（General-PurposeRegisters，通用寄存器）的數據寬度為64位。64位指令集就是運行64位數據的指令，也就是說，處理器一次可以運行64bit數據。64bit處理器并…

來源：日期：2013-10-10 11:17:43 人氣：標簽：

　　這里的 64 位技術，是相對于 32 位而言的，這個位數指的是 CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的數據寬度為 64 位。64 位指令集就是運行 64 位數據的指令，也就是說，處理器一次可以運行 64bit 數據。

　　64bit 處理器并非現在才有的，在高端的 RISC（Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集計算機）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 計算主要有兩大優點：一是可以進行更大范圍的整數運算；二是可以支持更大的內存。不能因為數字上的變化，而簡單的認為 64bit 處理器的性能是 32bit 處理器性能的兩倍。實際上，在 32bit 應用下，32bit 處理器的性能甚至會更強，即使是 64bit 處理器，目前情況下也是在 32bit 應用下性能更強。所以，要認清 64bit 處理器的優勢，但不可迷信 64bit。

　　目前主流 CPU 使用的 64 位技術，主要有 AMD 公司的 AMD 64 位技術、Intel 公司的 EM64T 技術、和 Intel 公司的 IA-64 技術。其中 IA-64 是 Intel 獨立開發，不兼容現在傳統的 32 位計算機，僅用于 Itanium（安騰）以及后續產品 Itanium 2，一般用戶不會涉及到。因此，這里僅對 AMD 64 位技術和 Intel 的 EM64T 技術作一簡單介紹。

　　1) AMD 64 位技術

　　AMD 64 的位技術，是在原始 32 位 X86 指令集的基礎上，加入了 X86-64 擴展 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，并同時支持 X86-64 的擴展 64 位計算，使得這款芯片成為真正的 64 位 X86 芯片。這是一個真正的 64 位的標準，X86-64 具有 64 位的尋址能力。

　　X86-64 新增的幾組 CPU 寄存器，將提供更快的執行效率。寄存器是 CPU 內部用來創建和儲存 CPU 運算結果和其它運算結果的地方。標準的 32-bit X86 架構，包括 8 個通用寄存器（GPR），AMD 在 X86-64 中又增加了 8 組（R8-R9），將寄存器的數目提高到了 16 組。X86-64 寄存器默認位 64-bit。還增加了 8 組 128-bit XMM 寄存器（也叫 SSE 寄存器，XMM8-XMM15），將能給單指令多數據流技術（SIMD）運算提供更多的空間，這些 128 位的寄存器將提供在矢量和標量計算模式下進行 128 位雙精度處理，為 3D 建模、矢量分析和虛擬現實的實現提供了硬件基礎。通過提供了更多的寄存器，按照 X86-64 標準生產的 CPU，可以更有效的處理數據，可以在一個時鐘周期中傳輸更多的信息。

　　2) EM64T 技術

　　Intel 官方是給 EM64T 這樣定義的：EM64T 全稱 Extended Memory 64 Technology，即擴展 64 bit 內存技術。

　　EM64T 是 Intel IA-32 架構的擴展，即 IA-32e（Intel Architectur-32 extension）。IA-32 處理器通過附加 EM64T 技術，便可在兼容 IA-32 軟件的情況下，允許軟件利用更多的內存地址空間，并且允許軟件進行 32 bit 線性地址寫入。EM64T 特別強調的，是對 32 bit 和 64 bit 的兼容性。Intel 為新核心增加了 8 個 64 bit GPRs（R8-R15），并且把原有 GRPs 全部擴展為 64 bit，如前文所述，這樣可以提高整數運算能力。增加 8 個 128 bit SSE 寄存器（XMM8-XMM15），是為了增強多媒體性能，包括對 SSE、SSE2 和 SSE3 的支持。

　　Intel 為支持 EM64T 技術的處理器，設計了兩大模式：傳統 IA-32 模式（legacy IA-32 mode）和 IA-32e 擴展模式（IA-32e mode）。在支持 EM64T 技術的處理器內，有一個稱之為擴展功能激活寄存器（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）或長模式有效（long mode active，LMA)。當 LMA＝0 時，處理器便作為一顆標準的 32 bit（IA32）處理器運行在傳統 IA-32 模式；當 LMA＝1 時，EM64T 便被激活，處理器會運行在 IA-32e 擴展模式下。

　　目前 AMD 方面支持 64 位技術的 CPU 有：Athlon 64 系列、Athlon FX 系列和 Opteron 系列。Intel 方面支持 64 位技術的 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。