*9.1.3 64位微处理器

64位微处理器是指处理器内部的通用寄存器和指令寄存器的宽度都是64位,内存数据总线也是64位的。也就是说64位微处理器一次就能处理64位(即8字节)的数据。如果将总长为128位的指令分别以16位、32位、64位为单位进行编辑的话:旧的16位微处理器,比如Intel 80286 CPU需要8个指令,32位微处理器需要4个指令,而64位微处理器则只要两个指令。显然,在工作频率相同的情况下,64位微处理器的处理速度会比16位、32位的更快。除了运算能力之外,与32位微处理器相比,64位微处理器的优势还体现在系统对内存的控制上。由于地址使用的是特殊的整数,所以64位微处理器的一个ALU(算术逻辑运算器)和寄存器可以处理更大的整数,也可寻址更大的地址。传统32位微处理器的寻址空间最大为3.2 GB,使得很多需要大容量内存的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘,形成了运行效率的瓶颈。而64位微处理器直接寻址空间在理论上则可以将近达到17 000 000 TB,1 TB等于1 024 GB,所以64位微处理器能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象,处理速度会更快,对于那些要求多处理器可扩展性、更大的可寻址内存、视频/音频/三维处理或较高计算准确性的应用程序而言,64位微处理器可提供卓越的性能。

1.AMD64位技术

AMD64位技术在原始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,成为真正的64位X86芯片。这是一个真正的64位标准,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运算结果和其他运算结果的地方。标准的32 bit X86架构包括8个通用寄存器(GPR),AMD64在X86-64中又增加了8组(R8-R15),将寄存器的数目提高到了16组。X86-64寄存器默认是64 bit。AMD64还增加了8组128 bit XMM寄存器(也叫SSE寄存器,XMM8-XMM15),能给单指令多数据流技术(SIMD)运算提供更多的空间,这些128位的寄存器将支持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。通过提供更多的寄存器,按照X86-64标准生产的CPU可以更有效地处理数据,在一个时钟周期中传输更多的信息。

2.EM64T技术

EM64T(Extended Memory 64 Technology,扩展64 bit内存技术)是Intel IA-32架构的扩展,即IA-32e(Intel Architecture-32 extension)。IA-32微处理器通过附加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32 bit线性地址写入。EM64T特别强调的是对32 bit和64 bit的兼容性。Intel为新核心增加了8个64 bit GPRs(R8-R15),并且把原有GPRs全部扩展为64 bit,这样可以提高整数运算能力。EM64T增加了8个128 bit SSE寄存器(XMM8-XMM15),这是为了增强多媒体性能,包括对SSE、SSE2和SSE3的支持。