什麼是64位技術

    什麼是64位技術?在購買CPU的時候或者在組裝電腦的時候經常聽到這個名詞.那麼下面就介紹一下.

    64bit計算主要有兩大優點：可以進行更大范圍的整數運算；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AMD64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，不兼容現在的傳統的32位計算機，僅用於Itanium（安騰）以及後續產品Itanium 2。

    64位技術：這裡的64位技術是相對於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處理器並非現在才有的，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。

    要實現真正意義上的64位計算，光有64位的處理器是不行的，還必須得有64位的操作系統以及64位的應用軟件才行，三者缺一不可，缺少其中任何一種要素都是無法實現64位計算的。目前，在64位處理器方面，Intel和AMD兩大處理器廠商都發布了多個系列多種規格的64位處理器；而在操作系統和應用軟件方面，目前的情況不容樂觀。因為真正適合於個人使用的64位操作系統現在就只有Windows XP X64，而Windows XP X64本身也只是一個過渡性質的64位操作系統，在Windows Vista發布以後就將被淘汰，而且Windows XP X64本身也不太完善，易用性不高，一個明顯的例子就是各種硬件設備的驅動程序很不完善，而且現在64位的應用軟件還基本上沒有，確實硬件廠商和軟件廠商也不願意去為一個過渡性質的操作系統編寫驅動程序和應用軟件。所以要想實現真正的64位計算，恐怕還得等到Windows Vista普及一段時間之後才行。

    這裡僅對主流的Intel的EM64T技術和AMD64位技術做一下簡單介紹

EM64T技術

    Intel官方是給EM64T這樣定義的：EM64T全稱Extended Memory 64 Technology，即擴展64bit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，並且允許軟件進行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），並且把原有GRPs全部擴展為64 bit，這樣可以提高整數運算能力。增加8個128bit 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准的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。

 

AMD64位技術X86-64：

    AMD64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，並同時支持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位的標准，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。標准的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標准生產的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。