8位处理器、16位处理器、32位处理器和64位处理器
生活随笔
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8位处理器、16位处理器、32位处理器和64位处理器
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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?!?”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,組成一個字節。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個字節到8個字節,關聯到時鐘速度提高到若干個千兆赫之后,處理器處理信息的能力越來越大。 在計算機發展史上,人類歷經了從8位計算到16位計算、從16位計算到32位計算兩次飛躍,64位計算是相對于32位計算的新一代高性能計算標準,就象高速公路與山間小路的區別,相比于32位計算,64位提供更大的計算帶寬,從而帶來更高的性能,使很多過去根本無法實現的設想變成現實。目前,全球最重要的處理器供應商包括:AMD、HP、IBM、Intel、Motorola、Sun無一例外的都在推動64位計算。 64位技術是相對于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處理器并非現在才有的,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。 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,僅用于Itanium(安騰)以及后續產品Itanium 2,一般用戶不會涉及到,因此這里僅對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,使這款芯片在硬件上兼容原來的32位X86軟件,并同時支持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位的標準,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。標準的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,并且允許軟件進行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),并且把原有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。 Intel 775針以及向上的是64位 Amd 754針以及向上的是64位 64位系統就是系統運算每次64bit,例如windows 2003
總結
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