CPU常识。让你看懂CPU-Z

文章描述:-2022年4月14日发(作者:秦鹤龄)CPU常识。让你看懂18拥有诚实,就舍弃了虚伪;拥有诚实,就舍弃了无聊;拥有踏实,就舍弃了浮躁,不论是有意的丢弃,还是意外的失去,只要曾经真实拥有,在一些时候,大度舍弃也是一种境界。CPU常识。让你看懂CPU-Z很多人都曾经问我的CPU是不是64位的,怎么看!下面我们就来介绍下,什么是64位,怎么查看自己的CPU是不是64位的。当然,你需要先有CPU-Z这个

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CPU常识。让你看懂CPU-Z
2022年4月14日发
(作者:秦鹤龄)

CPU常识。让你看懂18拥有诚实,就舍弃了虚伪;拥有诚实,就舍弃了无聊;拥

有踏实,就舍弃了浮躁,不论是有意的丢弃,还是意外的失去,只要曾经真实拥有,在一些

时候,大度舍弃也是一种境界。CPU常识。让你看懂CPU-Z

很多人都曾经问我的CPU是不是64位的,怎么看!下面我们就来介绍下,什么是64位,怎

么查看自己的CPU是不是64位的。当然,你需要先有CPU-Z这个软件。需要的朋友可以去下

载下来看看。

下面的文章是我从网上转的。

一:什么是酷睿:“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众

的性能和能效,提高每瓦特性能,也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。

酷睿2:英文Core2Duo,是英特尔推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称。于2006

年7月27日发布。酷睿2,是一个跨平台的构架体系,包括服务器版、桌面版、移动版三大

领域。其中,服务器版的开发代号为Woodcrest,桌面版的开发代号为Conroe,移动版的开

发代号为Merom。特性:全新的Core架构,彻底抛弃了etburst架构全部采用65nm制造

工艺全线产品均为双核心,L2缓存容量提升到4MB晶体管数量达到2.91亿个,核心尺寸为

143平方毫米性能提升40%能耗降低40%,主流产品的平均能耗为65瓦特,顶级的X6800

也仅为75瓦特前端总线提升至1066Mhz(Conroe),1333Mhz(Woodcrest),667Mhz(Merom)服

务器类Woodcrest为开发代号,实际的产品名称为Xeon5100系列。采用LGA771接口。Xeon

5100系列包含两种FSB的产品规格(5110采用1066MHz,5130采用1333MHz)。拥有两个

处理核心和4MB共享式二级缓存,平均功耗为65W,最大仅为80W,较AMD的Opteron的95W

功耗很具优势。台式机类Conroe处理器分为普通版和至尊版两种,产品线包括E6000系列

和E4000系列,两者的主要差别为FSB频率不同。普通版E6000系列处理器主频从1.8GHz

到2.67GHz,频率虽低,但由于优秀的核心架构,Conroe处理器的性能表现优秀。此外,Conroe

处理器还支持Intel的VT、EIST、EM64T和XD技术,并加入了SSE4指令集。由于Core的高

效架构,Conroe不再提供对HT的支持。

二:什么是双核处理器双核与双芯(U):AMD和Intel的双核技术

在物理结构上也有很大不同之处。AMD将两个内核做在一个Die(晶元)上,通过直连架构连

接起来,集成度更高。Intel则是将放在不同Die(晶元)上的两个内核封装在一起,因此有

人将Intel的方案称为“双芯”,认为AMD的方案才是真正的“双核”。从用户端的角度来看,

AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致,从单核升级到双核,

不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板,只需要刷新BIOS软件即可,这对于主板厂商、

计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。客户可以利用其现有的90纳米基础设施,

通过BIOS更改移植到基于双核心的系统。计算机厂商可以轻松地提供同一硬件的单核心与

双核心版本,使那些既想提高性能又想保持IT环境稳定性的客户能够在不中断业务的情况下

升级到双核心。在一个机架密度较高的环境中,通过在保持电源与基础设施投资不变的情况

下移植到双核心,客户的系统性能将得到巨大的提升。在同样的系统占地空间上,通过使用

双核心处理器,客户将获得更高水平的计算能力和性能。双核处理器(DualCoreProcessor):

双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心,从而提高计算能力。“双核”的概念最早

是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的,不过由于RISC架构的服务器

价格高、应用面窄,没有引起广泛的注意。最近逐渐热起来的“双核”概念,主要是指基于

X86开放架构的双核技术。在这方面,起领导地位的厂商主要有AMD和Intel两家。其中,

两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连

接到CPU,消除系统架构方面的挑战和瓶颈。两个处理器核心直接连接到同一个内核上,核

心之间以芯片速度通信,进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端

总线的方式。专家认为,AMD的架构对于更容易实现双核以至多核,Intel的架构会遇到多个

内核争用总线资源的瓶颈问题。目前Intel推出的台式机双核心处理器有PentiumD、

PentiumEE(PentiumExtremeEdition)和CoreDuo三种类型,三者的工作原理有很大不同。

一、PentiumD和PentiumEEPentiumD和PentiumEE分别面向主流市场以及高端市场,

其每个核心采用独立式缓存设计,在处理器内部两个核心之间是互相隔绝的,通过处理器外

部(主板北桥芯片)的仲裁器负责两个核心之间的任务分配以及缓存数据的同步等协调工作。

两个核心共享前端总线,并依靠前端总线在两个核心之间传输缓存同步数据。从架构上来看,

这种类型是基于独立缓存的松散型双核心处理器耦合方案,其优点是技术简单,只需要将两

个相同的处理器内核封装在同一块基板上即可;缺点是数据延迟问题比较严重,性能并不尽

如人意。另外,PentiumD和PentiumEE的最大区别就是PentiumEE支持超线程技术而Pentium

D则不支持,PentiumEE在打开超线程技术之后会被操作系统识别为四个逻辑处理器。AMD

双核处理器AMD推出的双核心处理器分别是双核心的Opteron系列和全新的Athlon64X2

系列处理器。其中Athlon64X2是用以抗衡PentiumD和PentiumExtremeEdition的桌面

双核心处理器系列。AMD推出的Athlon64X2是由两个Athlon64处理器上采用的Venice

核心组合而成,每个核心拥有独立的512KB(1MB)L2缓存及执行单元。除了多出一个核芯之

外,从架构上相对于目前Athlon64在架构上并没有任何重大的改变。双核心Athlon64X2

的大部分规格、功能与我们熟悉的Athlon64架构没有任何区别,也就是说新推出的Athlon

64X2双核心处理器仍然支持1GHz规格的HyperTransport总线,并且内建了支持双通道设

置的DDR内存控制器。与Intel双核心处理器不同的是,Athlon64X2的两个内核并不需

要经过MCH进行相互之间的协调。AMD在Athlon64X2双核心处理器的内部提供了一个称为

SystemRequestQueue(系统请求队列)的技术,在工作的时候每一个核心都将其请求放在SRQ

中,当获得资源之后请求将会被送往相应的执行核心,也就是说所有的处理过程都在CPU核

心范围之内完成,并不需要借助外部设备。对于双核心架构,AMD的做法是将两个核心整合

在同一片硅晶内核之中,而Intel的双核心处理方式则更像是简单的将两个核心做到一起而

已。与Intel的双核心架构相比,AMD双核心处理器系统不会在两个核心之间存在传输瓶颈

的问题。因此从这个方面来说,Athlon64X2的架构要明显优于PentiumD架构。虽然与

Intel相比,AMD并不用担心Prescott核心这样的功耗和发热大户,但是同样需要为双核心

处理器考虑降低功耗的方式。为此AMD并没有采用降低主频的办法,而是在其使用90nm工艺

生产的Athlon64X2处理器中采用了所谓的DualStressLiner应变硅技术,与SOI技术配

合使用,能够生产出性能更高、耗电更低的晶体管。AMD推出的Athlon64X2处理器给用

户带来最实惠的好处就是,不需要更换平台就能使用新推出的双核心处理器,只要对老主板

升级一下BIOS就可以了,这与Intel双核心处理器必须更换新平台才能支持的做法相比,升

级双核心系统会节省不少费用。

三:什么是CPU主频:在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续

发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期;而将在单位时间(如1秒)内所产生

的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的

脉冲数量多少的计量名称;频率的标准计量单位是Hz(赫)。电脑中的系统时钟就是一个典

型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的单

位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其中1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,

1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是:s(秒)、ms(毫秒)、μs

(微秒)、ns(纳秒),其中:1s=1000ms,1ms=1000μs,1μs=1000ns。CPU的主频,

即CPU内核工作的时钟频率(CPUClockSpeed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这

个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的

主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频

和实际的运算速度存在一定的关系,但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,

因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数

等等)。由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的CPU

实际运算速度较低的现象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能已较低的主频,达到

英特尔公司的Pentium4系列CPU较高主频的CPU性能,所以AthlonXP系列CPU才以PR值

的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。CPU

的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来

说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,

将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时

间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工

作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行

速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,

各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才

能真正得到提高。提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅

片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短

越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,

是CPU主频发展的最大障碍之一。

四:什么是前端总线微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内

部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与

系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微

机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。什

么是前端总线:“前端总线”这个名称是由AMD在推出K7CPU时提出的概念,但是一直以来

都被大家误认为这个名词不过是外频的另一个名称。我们所说的外频指的是CPU与主板连接

的速度,这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,而前端总线的速度指的是数

据传输的速度,由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率,即数

据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、

333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种,前端总线频率越大,代表着CPU

与内存之间的数据传输量越大,更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快,运

算速度提高很快,而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU。较低的前端总线

将无法供给足够的数据给CPU,这样就限制了CPU性能得发挥,成为系统瓶颈。前端总线的

英文名字是FrontSideBus,通常用FSB表示,是将CPU连接到北桥芯片的总线。选购主板

和CPU时,要注意两者搭配问题,一般来说,如果CPU不超频,那么前端总线是由CPU决定

的,如果主板不支持CPU所需要的前端总线,系统就无法工作。也就是说,需要主板和CPU

都支持某个前端总线,系统才能工作,只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的,因此看一

个系统的前端总线主要看CPU就可以。北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部

件,并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片

和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此前端总线的数

据传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没足够快的前端总线,再强的CPU也不能明显

提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率,即

数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、

333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种,前端总线频率越大,代表着CPU与北桥芯片之间的

数据传输能力越大,更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快,运算速度提高

很快,而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU,较低的前端总线将无法供给

足够的数据给CPU,这样就限制了CPU性能得发挥,成为系统瓶颈。显然同等条件下,前端

总线越快,系统性能越好。外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的

速度,外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在

每秒钟震荡一千万次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz

×64bit=6400Mbits=800MBytes(1Byte=8bit)。

五:多媒体指令集:CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与

其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效

率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集

两部分,而从具体运用看,如Intel的MMX(MultiMediaExtended)、SSE、SSE2

(Streaming-Singleinstructionmultipledata-Extensi2)和AMD的3Dow!等都是

CPU的扩展指令集,分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。我们通

常会把CPU的扩展指令集称为CPU的指令集。1、精简指令集的运用在最初发明计算机

的数十年里,随着计算机功能日趋增大,性能日趋变强,内部元器件也越来越多,指令集日

趋复杂,过于冗杂的指令严重的影响了计算机的工作效率。后来经过研究发现,在计算机中,

80%程序只用到了20%的指令集,基于这一发现,RISC精简指令集被提了出来,这是计算机

系统架构的一次深刻革命。RISC体系结构的基本思路是:抓住CISC指令系统指令种类太多、

指令格式不规范、寻址方式太多的缺点,通过减少指令种类、规范指令格式和简化寻址方式,

方便处理器内部的并行处理,提高VLSI器件的使用效率,从而大幅度地提高处理器的性能。

RISC指令集有许多特征,其中最重要的有:指令种类少,指令格式规范:RISC指令集通常

只使用一种或少数几种格式。指令长度单一(一般4个字节),并且在字边界上对齐,字段位

置、特别是操作码的位置是固定的。寻址方式简化:几乎所有指令都使用寄存器寻址方式,

寻址方式总数一般不超过5个。其他更为复杂的寻址方式,如间接寻址等则由软件利用简单

的寻址方式来合成。大量利用寄存器间操作:RISC指令集中大多数操作都是寄存器到寄存

器操作,只以简单的Load和Store操作访问内存。因此,每条指令中访问的内存地址不会超

过1个,访问内存的操作不会与算术操作混在一起。简化处理器结构:使用RISC指令集,

可以大大简化处理器的控制器和其他功能单元的设计,不必使用大量专用寄存器,特别是允

许以硬件线路来实现指令操作,而不必像CISC处理器那样使用微程序来实现指令操作。因此

RISC处理器不必像CISC处理器那样设置微程序控制存储器,就能够快速地直接执行指令。便

于使用VLSI技术:随着LSI和VLSI技术的发展,整个处理器(甚至多个处理器)都可以放

在一个芯片上。RISC体系结构可以给设计单芯片处理器带来很多好处,有利于提高性能,简

化VLSI芯片的设计和实现。基于VLSI技术,制造RISC处理器要比CISC处理器工作量小得

多,成本也低得多。加强了处理器并行能力:RISC指令集能够非常有效地适合于采用流水

线、超流水线和超标量技术,从而实现指令级并行操作,提高处理器的性能。目前常用的处

理器内部并行操作技术基本上是基于RISC体系结构发展和走向成熟的。正由于RISC体

系所具有的优势,它在高端系统得到了广泛的应用,而CISC体系则在桌面系统中占据统治地

位。而在如今,在桌面领域,RISC也不断渗透,预计未来,RISC将要一统江湖。2、CPU的

扩展指令集对于CPU来说,在基本功能方面,它们的差别并不太大,基本的指令集也都

差不多,但是许多厂家为了提升某一方面性能,又开发了扩展指令集,扩展指令集定义了新

的数据和指令,能够大大提高某方面数据处理能力,但必需要有软件支持。MMX指令集

MMX(MultiMediaeXtension,多媒体扩展指令集)指令集是Intel公司于1996年推出的一

项多媒体指令增强技术。MMX指令集中包括有57条多媒体指令,通过这些指令可以一次处理

多个数据,在处理结果超过实际处理能力的时候也能进行正常处理,这样在软件的配合下,

就可以得到更高的性能。MMX的益处在于,当时存在的操作系统不必为此而做出任何修改便

可以轻松地执行MMX程序。但是,问题也比较明显,那就是MMX指令集与x87浮点运算指令

不能够同时执行,必须做密集式的交错切换才可以正常执行,这种情况就势必造成整个系统

运行质量的下降。SSE指令集SSE(StreamingSIMDExtensi,单指令多数据流扩展)

指令集是Intel在PentiumIII处理器中率先推出的。其实,早在PIII正式推出之前,Intel

公司就曾经通过各种渠道公布过所谓的KI(KatmaiewInstruction)指令集,这个指令

集也就是SSE指令集的前身,并一度被很多传媒称之为MMX指令集的下一个版本,即MMX2

指令集。究其背景,原来KI指令集是Intel公司最早为其下一代芯片命名的指令集名称,

而所谓的MMX2则完全是硬件评论家们和媒体凭感觉和印象对KI的评价,Intel公司从未

正式发布过关于MMX2的消息。而最终推出的SSE指令集也就是所谓胜出的互联网SSE

指令集。SSE指令集包括了70条指令,其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD(单指令

多数据技术)浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输

指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3D运算、视频处理、音频处理等

诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE指令与3Dow!指令彼此互不兼容,但SSE包含了

3Dow!技术的绝大部分功能,只是实现的方法不同。SSE兼容MMX指令,它可以通过SIMD和

单时钟周期并行处理多个浮点数据来有效地提高浮点运算速度。SSE2指令集

SSE2(StreamingSIMDExtensi2,Intel官方称为SIMD流技术扩展2或数据流单指令

多数据扩展指令集2)指令集是Intel公司在SSE指令集的基础上发展起来的。相比于SSE,

SSE2使用了144个新增指令,扩展了MMX技术和SSE技术,这些指令提高了广大应用程序的

运行性能。随MMX技术引进的SIMD整数指令从64位扩展到了128位,使SIMD整数类型操

作的有效执行率成倍提高。双倍精度浮点SIMD指令允许以SIMD格式同时执行两个浮点操作,

提供双倍精度操作支持有助于加速内容创建、财务、工程和科学应用。除SSE2指令之外,最

初的SSE指令也得到增强,通过支持多种数据类型(例如,双字和四字)的算术运算,支持灵

活并且动态范围更广的计算功能。SSE2指令可让软件开发员极其灵活的实施算法,并在运行

诸如MPEG-2、MP3、3D图形等之类的软件时增强性能。Intel是从Willamette核心的Pentium

4开始支持SSE2指令集的,而AMD则是从K8架构的SledgeHammer核心的Opteron开始才支

持SSE2指令集的。SSE3指令集SSE3(StreamingSIMDExtensi3,Intel官方称为SIMD

流技术扩展3或数据流单指令多数据扩展指令集3)指令集是Intel公司在SSE2指令集的基

础上发展起来的。相比于SSE2,SSE3在SSE2的基础上又增加了13个额外的SIMD指令。SSE3

中13个新指令的主要目的是改进线程同步和特定应用程序领域,例如媒体和游戏。这些新增

指令强化了处理器在浮点转换至整数、复杂算法、视频编码、SIMD浮点寄存器操作以及线程

同步等五个方面的表现,最终达到提升多媒体和游戏性能的目的。Intel是从Prescott核心

的Pentium4开始支持SSE3指令集的,而AMD则是从2005年下半年Troy核心的Opteron

开始才支持SSE3的。但是需要注意的是,AMD所支持的SSE3与Intel的SSE3并不完全相同,

主要是删除了针对Intel超线程技术优化的部分指令。3Dow!(3Dnowaiting)指令集

3Dow!是AMD公司开发的SIMD指令集,可以增强浮点和多媒体运算的速度,并被AMD广泛

应用于其K6-2、K6-3以及Athlon(K7)处理器上。3Dow!指令集技术其实就是21条机器

码的扩展指令集。与Intel公司的MMX技术侧重于整数运算有所不同,3Dow!指令集主

要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合,在软件的配合下,可以大幅度提高

3D处理性能。后来在Athlon上开发了Enhanced3Dow!。这些AMD标准的SIMD指令和Intel

的SSE具有相同效能。因为受到Intel在商业上以及PentiumIII成功的影响,软件在支持

SSE上比起3Dow!更为普遍。Enhanced3Dow!AMD公司继续增加至52个指令,包含了一些

SSE码,因而在针对SSE做最佳化的软件中能获得更好的效能。

六:什么是64位技术: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SU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:可以进行更大范围的整数运算;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。要实现真正意义上

的64位计算,光有64位的处理器是不行的,还必须得有64位的操作系统以及64位的应用

软件才行,三者缺一不可,缺少其中任何一种要素都是无法实现64位计算的。目前,在64

位处理器方面,Intel和AMD两大处理器厂商都发布了多个系列多种规格的64位处理器;而

在操作系统和应用软件方面,目前的情况不容乐观。因为真正适合于个人使用的64位操作系

统现在就只有WindowsXPX64,而WindowsXPX64本身也只是一个过渡性质的64位操作系

统,在Windowsvista发布以后就将被淘汰,而且WindowsXPX64本身也不太完善,易用性

不高,一个明显的例子就是各种硬件设备的驱动程序很不完善,而且现在64位的应用软件还

基本上没有,确实硬件厂商和软件厂商也不愿意去为一个过渡性质的操作系统编写驱动程序

和应用软件。所以要想实现真正的64位计算,恐怕还得等到WindowsVista普及一段时间之

后才行。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,不兼容现在的传统的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技术做一下简单介绍。AMD64位技术X86-64: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。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,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(legacy

IA-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ocona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。浅谈EM64T技术和AMD64

区别X86-64(AMD64EM64T):AMD公司设计,可以在同一时间内处理64位的整数运算,

并兼容于X86-32架构。其中支持64位逻辑定址,同时提供转换为32位定址选项;但数据操

作指令默认为32位和8位,提供转换成64位和16位的选项;支持常规用途寄存器,如果是

32位运算操作,就要将结果扩展成完整的64位。这样,指令中有“直接执行”和“转换执

行”的区别,其指令字段是8位或32位,可以避免字段过长。x86-64(AMD64)的产生也并

非空穴来风,x86处理器的32bit寻址空间限制在4GB内存,而IA-64的处理器又不能兼容

x86。AMD充分考虑顾客的需求,加强x86指令集的功能,使这套指令集可同时支持64位的

运算模式,因此AMD把它们的结构称之为x86-64。在技术上AMD在x86-64架构中为了进行

64位运算,AMD为其引入了新增了R8-R15通用寄存器作为原有X86处理器寄存器的扩充,但

在而在32位环境下并不完全使用到这些寄存器。原来的寄存器诸如EAX、EBX也由32位扩张

至64位。在SSE单元中新加入了8个新寄存器以提供对SSE2的支持。寄存器数量的增加将

带来性能的提升。与此同时,为了同时支持32和64位代码及寄存器,x86-64架构允许处理

器工作在以下两种模式:LongMode(长模式)和LegacyMode(遗传模式),Long模式又分为两

种子模式(64bit模式和Compatibilitymode兼容模式)。该标准已经被引进在AMD服务器处

理器中的Opteron处理器。而今年也推出了支持64位的EM64T技术,再还没被正式命为EM64T

之前是IA32E,这是英特尔64位扩展技术的名字,用来区别X86指令集。Intel的EM64T支持

64位sub-mode,和AMD的X86-64技术类似,采用64位的线性平面寻址,加入8个新的通用

寄存器(GPRs),还增加8个寄存器支持SSE指令。与AMD相类似,Intel的64位技术将兼

容IA32和IA32E,只有在运行64位操作系统下的时候,才将会采用IA32E。IA32E将由2个

sub-mode组成:64位sub-mode和32位sub-mode,同AMD64一样是向下兼容的。Intel的

EM64T将完全兼容AMD的X86-64技术。现在ocona处理器已经加入了一些64位技术,Intel

的Pentium4E处理器也支持64位技术。应该说,这两者都是兼容x86指令集的64位微处

理器架构,但EM64T与AMD64还是有一些不一样的地方,AMD64处理器中的X位在Intel的

处理器中将没有提供

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发布时间:2022-04-14 08:42:21
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