基于X86-64架構的處理器如何實現兼容的應用模式
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為了使用戶的計算平臺實現從32位到64位體系結構的平滑過渡，AMD公司開發了獨特的X86-64結構。與目前的一些64位平臺相比，基于X86結構的處理器可以實現對現有32位程序的完全兼容，而且這種兼容運行模式是完全基于硬件的，而不是通過低效率的模擬32位指令方式來實現。這樣我們可以在X86-64平臺上繼續使用現有的應用程序，不必等待開發人員或軟件廠商對程序的源代碼進行重新編譯，這將為用戶省去大量的購買以及相關的培訓費用。 在某種程度上基于X86-64架構的Opteron處理器平臺可以看作是以往X86-32的擴展，如果不考慮對64位指令的支持，基于X86-64結構的處理器在指令的執行順序以及處理過程都是一樣的。AMD對Opteron處理器的寄存器作出了較大改進。寄存器是處理器內部在運算過程中暫時存放數據的存儲單元，里面保存著那些正準備要處理的數據或者是已經處理過的數據。CPU的運算單元訪問寄存器所用時間要比訪問處理器緩存以及內存的時間都要短。 增加寄存器，可減少CPU 訪問處理器L1、L2緩存以及內存次數，從而提高CPU的工作速度。 寄存器中的通用寄存器用途廣泛并可由軟件開發人員自行規定其用途。通用寄存器的數目因處理器結構而異，X86-32位處理器具有EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP共8個32位通用寄存器等。與以往的32位X86結構相比，AMD的64位處理器在原有的8個通用寄存器的基礎上又增添了8個寄存器。這8個寄存器是工作在64位下，經過64位編碼的程序就可以使用到它們。AMD同時也將原有的EAX等寄存器擴展至64位的RAX。從擴充方式上看，EAX等寄存器可以看作是RAX的一個子集，系統仍舊可以完整地執行以往的32位編碼程序。通用寄存器除了可高效的存儲數據外，還可作為尋址時的地址指針，從而縮短指令長度和指令執行時間，加快CPU的運算處理速度，同時也給編程帶來方便。單單從寄存器結構來看，X86-64較多的寄存器將會大幅度的提升處理器的性能，也會更加受到軟件開發人員的喜愛。 目前的處理器產品都采用了SIMD（單指令多數據）技術來提高處理器的運算能力，常見的單指令多數據技術分別有Intel公司的SSE、SSE2以及AMD公司的3DNow!，以往的X86-32結構的AMD處理器除了具備3DNow！技術外還提供了對Intel SSE指令集的兼容，而X86-64則通過16個寄存器來提供對SSE2的支持。在SIMD技術方面，AMD的X86-64結構將提供比以往任何設計都要出色的兼容性。 為了更好的在32/64位混合模式下工作，X86-64結構提供了多種處理器工作模式。在“長模式”下如果用戶使用64位操作系統以及為64位計算編譯的軟件，那么就可以獲得8個新增64位通用寄存器、擴展6 4位通用寄存器等眾多新特性。“長模式”下還包含了一種“兼容模式”，在此模式下用戶可以在64位操作系統上運行32位的應用程序，從應用程序的角度看，在“兼容模式”下其所使用的處理器也就是普通32位X86處理器。而從操作系統的角度來看，常規的地址變換，中斷以及系統數據結構操作都是在64位“長模式”下進行的。“傳統模式”則是AMD的64位處理器為32位應用所提供的運行模式，這種模式下的X86-64結構處理器的運行與一般的32位處理器沒有區別，可以完全兼容目前的32位操作系統以及32位應用程序。 |
