64位處理器是採用64位處理技術的CPU，相對32位而言，64位指的是CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用暫存器）的數據寬度為64位，64位指令集就是運行64位數據的指令，處理器一次運行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。把64位處理器運用到移動設備上的還有Apple公司2013年上市的iPhone5s、iPad Air等。2014蘋果推出的iphone6以及iPhone6 plus也使用了64位處理器，但是更加優越，使用了A8 64位處理器
基本介紹
- 中文名： 64位處理器
- 特徵：數據寬度64bit
- 類型：處理器
- 類別：電子
優點與誤區,兩大優點,誤區,實現條件,主流技術,AMD64位技術,EM64T技術,處理器的區別,簡述,現狀,發展歷程,未來展望,
優點與誤區
兩大優點
可以進行更大範圍的整數運算；
可以支持更大的記憶體。
誤區
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套用下，32bit處理器的性能甚至會更強，即使是64bit處理器，也是在64bit套用下性能更強。所以要認清64bit處理器的優勢，但不可迷信64bit。
實現條件
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位的作業系統以及64位的套用軟體才行，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。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；而在作業系統和套用軟體方面，情況不容樂觀。因為就2013年來說，為64位CPU專門設計的應用程式是少之又少的。它的優點在於它可以完全兼容32位應用程式，而且64位在若干年之後必定成為主流。缺點是易用性和通用性不高，一個明顯的例子就是各種硬體設備的驅動程式不完善，而且64位的套用軟體還很少。所以無法使用一些硬體，即使用作業系統自帶的驅動程式勉強運行，性能也會大大的降低。所以如果想體驗64位處理器，最好的選擇是windows 7 或者 windows 8 而 windows XP *64 已經很少有了。
主流技術
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，不兼容傳統的32位計算機，僅用於Itanium（安騰）以及後續產品Itanium 2，一般用戶不會涉及到，因此這裡僅對AMD64位技術和Intel的EM64T技術做一下簡單介紹。
AMD64位技術
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，使這款晶片在硬體上兼容原來的32位X86軟體，並同時支持X86-64的擴展64位計算，使得這款晶片成為真正的64位X86晶片。這是一個真正的64位的標準，X86-64具有64位的定址能力。
X86-64新增的幾組CPU暫存器將提供更快的執行效率。暫存器是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個通用暫存器（GPRs），AMD在X86-64中又增加了8組（R8-R9），將暫存器的數目提高到了16組。X86-64暫存器默認位64-bit。還增加了8組128-bit XMM暫存器（也叫SSE暫存器，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位的暫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體基礎。通過提供了更多的暫存器，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。
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記憶體技術。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軟體的情況下，允許軟體利用更多的記憶體地址空間，並且允許軟體進行32 bit線性地址寫入。EM64T特彆強調的是對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，如前文所述這樣可以提高整數運算能力。增加8個128bit SSE暫存器（XMM8-XMM15），是為了增強多媒體性能，包括對SSE、SSE2和SSE3的支持。
AMD 64位速龍
AMD 64位速龍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暫存器（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。
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。
處理器的區別
簡述
所謂64位的電腦，就是指這台電腦使用了64位的CPU，相比較32位的CPU來說，64位CPU最為明顯的變化就是增加了8個64位的通用暫存器，記憶體定址能力提高到64位，以及暫存器和指令指針升級到64位等。”
32位的處理器為什麼會比64位處理器的性能差很多，這其實是一個受虛擬和實際記憶體尺寸的限制影響。主流的32位處理器在性能執行模式方面存在一個嚴重的缺陷：當面臨大量的數據流時，32位的暫存器和指令集不能及時進行相應的處理運算。”
所謂32位處理器就是一次只能處理32位，也就是4個位元組的數據，而64位處理器一次就能處理64位，即8個位元組的數據。如果我們將總長128位的指令分別按照16位、32位、64位為單位進行編輯的話：舊的16位處理器，比如Intel 80286 CPU需要8個指令，32位的處理器需要4個指令，而64位處理器則只要兩個指令，顯然，在工作頻率相同的情況下，64位處理器的處理速度會比16位、32位的更快（在運行32位套用時，64位處理器和32位處理器處理速度一樣，同一時間只能解碼一組數據，所以不會出現64位處理器比32位快一倍現象。64位系統中存在一部分64位檔案，在讀取時反而會比32位系統慢）。而且除了運算能力之外，與32位處理器相比，64位處理器的優勢還體現在系統對記憶體的控制上。由於地址使用的是特殊的整數，而64位處理器的一個ALU（算術邏輯運算器）和暫存器可以處理更大的整數，也就是更大的地址。傳統32位處理器的定址空間最大為3.2G，使得很多需要大容量記憶體的數據處理程式在這時都會顯得捉襟見肘，形成了運行效率的瓶頸。而64位的處理器在理論上則可以將近達到1700萬個TB，1TB等於1024GB，1GB等於1024MB，所以64位的處理器能夠徹底解決32位計算系統所遇到的瓶頸現象，速度快人一等，對於那些要求多處理器可擴展性、更大的可定址記憶體、視頻/音頻/三維處理或較高計算準確性的應用程式而言，AMD 64處理器可提供卓越的性能。
現狀
發展的趨勢是64位所以大部分雙核處理器都是64位的，但是也有32位雙核的處理器比如Yonah Core Duo就是32位雙核處理器但是Core 2 Duo就是64位的處理器。
發展歷程
1961年：IBM 發表 IBM 7030 Stretch 超級電腦。它使用 64位數據字組，以及 32 或 64位的指令字組。
1974年：Control Data Corporation 推出 CDC Star-100 矢量超級電腦，它使用 64位字組架構（先前的 CDC 系統是以 60 位架構為基礎）。
1976年：Cray Research 發表第一台 Cray-1 超級電腦。它以 64位字組架構為基礎，它成為後來的 Cray 矢量超級電腦的基礎。
1983年：Elxsi 推出 Elxsi 6400 平行微型超級電腦。Elxsi 架構具有 64位數據暫存器，不過地址空間仍是 32位。
1991年：MIPS科技公司生產第一台 64位微處理器，作為 MIPS RISC 架構 R4000 的第三次修訂版本。該款 CPU 使用於以 IRIS Crimson 啟動的 SGI 圖形工作站。然而，IRIX 作業系統並未包含對 R4000 的 64位支持，直到 1996 年發布 IRIX 6.2 為止。Kendall Square Research 發表他們的第一台 KSR1 超級電腦，以專有的運行於 OSF/1 的 64位 RISC 處理器架構為基礎。
1992年：Digital Equipment Corporation（DEC）引入純 64位 Alpha 架構，其誕生自 PRISM 專案。
1993年：DEC 發布 64位 OSF/1 AXP 類Unix 作業系統（後來改名為 Tru64 UNIX）和 OpenVMS 作業系統給 Alpha 系統。
1994年：Intel 宣布 64位 IA-64 架構的進度表（與 HP 共同開發）作為其 32位 IA-32 處理器的繼承者。以 1998–1999 推出時間為目標。SGI 發布 IRIX 6.0，即支持 64位的 R8000 CPU。
1995年：Sun 推出 64位 SPARC 處理器 UltraSPARC。富士通所有的 HAL 電腦系統推出以 64位 CPU 為基礎的工作站，HAL 獨立設計的第一代 SPARC64。IBM 發布 64位 AS/400 系統，能夠轉換作業系統、資料庫、應用程式的升級。DEC 發布 OpenVMS Alpha 7.0，第一個全 64位版本的 OpenVMS for Alpha。
1996年：HP 發布 PA-RISC 處理器架構的 64位 2.0 版本的實現 PA-8000。 任天堂引入 Nintendo 64 電視遊戲主機，以低成本的 MIPS R4000 變體所打造。
1997年：IBM 發布 RS64 全 64位 PowerPC 處理器。
1998年：IBM 發布 POWER3 全 64位 PowerPC/POWER 處理器。Sun 發布 Solaris 7，以完整支持 64位 UltraSPARC。
1999年：Intel 發布 IA-64 架構的指令集。AMD 首次公開 64位集以擴充給 IA-32，稱為 x86-64（後來改名為 AMD64）。
2000年：IBM 推出他自己的第一個兼容 ESA/390 的 64位大型機 zSeries z900，以及新的 z/OS 作業系統。緊接著是 64位 Linux on zSeries。
2001年：Intel 終於推出他的 64位處理器產品線，標記為 Itanium，主打頂級伺服器。它無法滿足人們的期待，因一再拖延 IA-64 市場而導致失敗。Linux 是第一個可運行於該處理器的作業系統。
2002年：Intel 引入 Itanium 2 作為 Itanium 的繼承者。
2003年：AMD 產出他的 AMD64 架構 Opteron 以及 Athlon 64 處理器產品線。蘋果也推出了64位“G5”PowerPC 970 CPU courtesy of IBM，並連同升級他的 Mac OS X 作業系統，其增加對 64位模式的部分支持。若干 Linux 發布版本發布對 AMD64 的支持。微軟宣布將為 AMD 晶片創建新的 Windows 作業系統。Intel 堅持 Itanium 晶片仍維持只有 64位的處理器。
2004年：Intel 承認 AMD 在市場上的成功，並著手開發 AMD64 延伸的替代品，稱為 IA-32e，稍後改名為 EM64T。升級版本的 Xeon 和 Pentium 4 處理器家族支持了新推出的指令。Freescale 宣布 64位 e700 core，以繼承 PowerPC G4 系列。VIA Technologies 宣布 64位的Isaiah處理器。[2]
2005年：Sun 於 1 月 31 日發布支持 AMD64 和 EM64T 處理器的 Solaris 10。3 月，Intel 宣布他的第一個雙核心 EM64T 處理器 Pentium Extreme Edition 840 和新的 Pentium D 晶片將於 2005 第二季推出。4 月 30 日，微軟公開發布提供給 AMD64 和 EM64T 處理器的 Windows XP Professional x64 Edition。5 月，AMD 引入他的第一個雙核心 AMD64 Opteron 伺服器 CPU，並宣布其桌面型版本，稱為 Athlon 64 X2。將原本的 Athlon 64 X2 (Toledo) 處理器改為兩個核心，並為每個核心的 L2 配上 1 MB 高速快取，以大約 2.332 億個電晶體組成。它有 199 mm2 那么大。7 月，IBM 宣布他最新的雙核心 64位 PowerPC 970MP (codenamed Antares)，由 IBM 和 Apple 使用。微軟發布 Xbox 360 遊戲主機，其使用由 IBM 生產的 64位、三核心 Xenon PowerPC 處理器。
2006年：雙核心 Montecito Itanium 2 處理器進入生產。Sony、IBM、Toshiba 開始生產用於 PlayStation 3、伺服器、工作站以及其它套用的 64位 Cell 處理器。蘋果公司在新的 Mac Pro 和 Intel Xserve 電腦中採用 64位 EM64T Xeon 處理器，稍後更新 iMac、MacBook、MacBook Pro 使用 EM64T Core 2 處理器。
未來展望
直至 2007 年，64位字組似乎已滿足大部分的運用。不過仍應提到，IBM 的 System/370 及後繼者使用 128 位浮點數，且許多現代處理器也內含 128 位浮點數暫存器。System/370 及後繼者尤其顯著，在這方面，他們也使用多達 16 位組的可變長度十進制數（即 128 位）。
