CPU知识详解64位技术nbspEM64T技术

CPU知识详解-64位技术 EM64T技术

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这里的64位技术,是相对于32位而言的,这个位数指的是CPUGPRs(General-PurposeRegisters,通用寄存器)的数据宽度为64位。64位指令集就是运行64位数据的指令,也就是说,处理器一次可以运行64bit数据。

64bit处理器并非现在才有的,在高端的RISC(ReducedInstructionSetComputing,精简指令集计算机)很早就有64bit处理器了,比如SUN公司的UltraSparcⅢ、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。

64bit计算主要有两大优点:一是可以进行更大范围的整数运算;二是可以支持更大的内存。不能因为数字上的变化,而简单的认为64bit处理器的性能是32bit处理器性能的两倍。实际上,在32bit应用下,32bit处理器的性能甚至会更强,即使是64bit处理器,目前情况下也是在32bit应用下性能更强。所以,要认清64bit处理器的优势,但不可迷信64bit。

目前主流CPU使用的64位技术,主要有AMD公司的AMD64位技术、Intel公司的EM64T技术、和Intel公司的IA-64技术。其中IA-64是Intel独立开发,不兼容现在传统的32位计算机,仅用于Itanium(安腾)以及后续产品Itanium2,一般用户不会涉及到。因此,这里仅对AMD64位技术和Intel的EM64T技术作一简单介绍。 1)AMD64位技术

AMD64的位技术,是在原始32位X86指令集的基础上,加入了X86-64扩展64位X86指令集,使这款芯片在硬件上兼容原来的32位X86软件,并同时支持X86-64的扩展64位计算,使得这款芯片成为真正的64位X86芯片。这是一个真正的64位的标准,X86-64具有64位的寻址能力。

X86-64新增的几组CPU寄存器,将提供更快的执行效率。寄存器是CPU内部用来创建和储存CPU运算结果和其它运算结果的地方。标准的32-bitX86架构,包括8个通用寄存器(GPR),AMD在X86-64中又增加了8组(R8-R9),将寄存器的数目提高到了16组。X86-64寄存器默认位64-bit。还增加了8组128-bitXMM寄存器(也叫SSE寄存器,XMM8-XMM15),将能给单指令多数据流技术(SIMD)运算提供更多的空间,这些128位的寄存器将提供在矢量和标量计算模式下进行128位双精度处理,为3D建模、矢量分析和虚拟现实的实现提供了硬件基础。通过提供了更多的寄存器,按照X86-64标准生产的CPU,可以更有效的处理数据,可以在一个时钟周期中传输更多的信息。

2)EM64T技术

Intel官方是给EM64T这样定义的:EM64T全称ExtendedMemory64Technology,即扩展64bit内存技术。

EM64T是IntelIA-32架构的扩展,即IA-32e(IntelArchitectur-32extension)。IA-32处理器通过附加EM64T技术,便可在兼容IA-32软件的情况下,允许软件利用更多的内存地址空间,并且允许软件进行32bit线性地址写入。EM64T特别强调的,是对32bit和64bit的兼容性。Intel为新核心增加了8个64bitGPRs(R8-R15),并且把原有GRPs全部扩展为64bit,如前文所述,这样可以提高整数运算能力。增加8个128bitSSE寄存器(XMM8-XMM15),是为了增强多媒体性能,包括对SSE、SSE2和SSE3的支持。

Intel为支持EM64T技术的处理器,设计了两大模式:传统IA-32模式(legacyIA-32mode)和IA-32e扩展模式(IA-32emode)。在支持EM64T技术的处理器内,有一个称之为扩展功能激活寄存器(extendedfeatureenableregister,IA32_EFER)的部件,其中的Bit10控制着EM64T是否激活。Bit10被称作IA-32e模式有效(IA-32emodeactive)或长模式有效(longmodeactive,LMA)。当LMA=0时,处理器便作为一颗标准的32bit(IA32)处理器运

行在传统IA-32模式;当LMA=1时,EM64T便被激活,处理器会运行在IA-32e扩展模式下。 目前AMD方面支持64位技术的CPU有:Athlon64系列、AthlonFX系列和Opteron系列。Intel方面支持64位技术的CPU有:使用Nocona核心的Xeon系列、使用Prescott2M核心的Pentium46系列和使用Prescott2M核心的P4EE系列。

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