基本介紹
- 中文名：64位計算
- 外文名：Extended Memory 64 Technology
- 性質：新一代高性能計算標準
- 特點：提供更大的計算頻寬
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處理器介紹
8位處理器、16位處理器、32位處理器和64位處理器，其計數都是8的倍數。它表示一個時鐘周期里，處理器處理的二進制代碼數。“0”和“1”就是二進制代碼，線路上有電信號，則計做1,沒有電信號則為0。8位機有8條線路，每個時鐘周期有8個電信號，組成一個位元組。所以，隨8位處理器上升至64位處理器，每個時鐘周期傳送1個位元組到8個位元組，關聯到時鐘速度提高到若干個千兆赫之後，處理器處理信息的能力越來越大。
32位、64位處理器區別
32位、64位處理器區別需要原因
目前X86結構在32位定址時最大空間只能是4GB，在很多大型資料庫、數字內容的創建、視頻內容的創建還有如CAD/CAM等需要將現實世界建模運算的軟體都需要大量的記憶體容量，此外還有安全加密的需要則使得處理的數據成倍增長。在石油勘探、天氣預測等需要大量數據運算的套用環境中，更是需要平台為運算提供更為充裕的記憶體容量。64位平台的定址能力達到了180億GB，這在未來很長一段時間內都可以解決高端套用中存儲器定址的瓶頸
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，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。
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。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，目前情況下也是在32bit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。
系統軟體
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。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；而在作業系統和套用軟體方面，目前的情況不容樂觀。因為真正適合於個人使用的64位作業系統現在就只有Windows XP X64，而Windows XP X64本身也只是一個過渡性質的64位作業系統，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體設備的驅動程式很不完善，而且現在64位的套用軟體還基本上沒有，確實硬體廠商和軟體廠商也不願意去為一個過渡性質的作業系統編寫驅動程式和套用軟體。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。
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 2，一般用戶不會涉及到，因此這裡僅對AMD64位技術和Intel的EM64T技術做一下簡單介紹。
AMD
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（GPR），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
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。
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。
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。
