AMD64
AMD64 je název architektury prvních 64- bitových mikroprocesorů od Advanced Micro Devices . Jeho krycí jméno je Hammer ( anglické kladivo ), které nahrazuje termín x86-64 . Název x86-64 se obvykle používá, když se mluví o této instrukční sadě, aniž by odkazoval na značku AMD. Zatímco Intel zpočátku začínal s instrukční sadou IA64 nekompatibilní s AMD64, dnes Nové procesory Intel jsou kompatibilní s x86-64 .
Tato architektura je kompatibilní se standardním 32bitovým procesorem x86 od společnosti Intel . Používají jej Athlon 64 , Athlon FX , Athlon X2 , Sempron 64, Turion , Opteron , Fusion a Phenom .
Intel následně přijal tuto architekturu pod názvem Intel 64 , EM64T nebo IA-32e ve svých procesorech Pentium 4 , Pentium D , Pentium Extreme Edition , Celeron D , Xeon a na nejnovějších Core i3s , Core i5 a Core i7 . Microsoft na této technologii komunikuje pod názvem x64 .
Na projektu se podílel Dirk Meyer, inženýr, který pracoval na procesoru Alpha z prosince .
Architektura
Sada instrukcí architektury AMD x86-64 je rozšířením architektury Intel IA-32 (x86-32). Hlavními rysy architektury AMD64 je podpora 64bitových obecných registrů, 64bitových celočíselných aritmetických a logických operací i 64bitových virtuálních adres. Tvůrci využili příležitosti nové architektury a navrhli další vylepšení, zejména:
-
Plná 64bitová podpora celých čísel : všechny obecné registry (GPRs: General Purpose Registers ) přecházejí z 32 na 64 bitů a všechny logické a aritmetické operace, z paměti do registrů a z registrů do paměti atd. jsou nativně k dispozici pro 64bitová celá čísla. Push (stack) a pop (rozebírání stohu) na zásobníku jsou vždy o šířce 8 bajtů (64 bitů), stejně jako ukazatele.
-
Další registry : počet obecných registrů se zdvojnásobil a dosáhl 16. Registrů je tedy potřeba méně ukládat, obnovovat je a obecněji s nimi manipulovat; Podobně lze většinu argumentů pro většinu funkcí předat prostřednictvím registrů, nikoli na zásobníku. Pro srovnání, architektura PowerPC 970 má 32 GPR. Velikost a počet registrů je skutečně jedním ze slabých míst x86 . U optimalizovaných aplikací můžeme očekávat zvýšení výkonu, zejména u programů s mnoha smyčkami.
-
Další registry XMM : Podobně se také zvýšil počet registrů XMM (používaných pro instrukce SIMD ) z 8 na 16.
-
Prostor virtuální paměti větší : implementace modelů procesorů, které AMD64 v současné době dokáže adresovat až 256 tebibytů adres virtuální paměti (2 48 bytů). Tento limit lze v budoucích implementacích rozšířit na 16 exbioctetů (2 64 bajtů). To lze srovnat se 4 gigabajty pro 32bitové architektury x86.
-
Větší prostor RAM : Modely procesorů, které aktuálně implementují architekturu AMD64, mohou adresovat 1 TB paměti RAM. Tento limit může být v budoucích implementacích rozšířen na 4 petabajty (2 52 bajtů) (omezeno formátem položek tabulky stránek). Ve starším režimu ( režim kompatibilní s x86 ) je podporováno PAE ( rozšíření fyzické adresy ), stejně jako u nejběžnějších 32bitových procesorů x86, které umožňují přístup k maximálně 64 gigabajtům .
-
Přístup k datům ukazatele instrukce : Pokyny nyní mohou odkazovat na data relativní k ukazateli instrukce (registr RIP). To umožňuje generovat efektivnější kód nezávisle na poloze programu v paměti (PIC nebo Position Independent Code ); toto se často používá ve sdílených knihovnách nebo v kódu načteném za běhu.
-
Pokyny SSE : Původní architektura AMD64 přijala pokyny SSE a SSE2 v jádru procesoru. Byly přidány pokyny SSE3Duben 2005. SSE2 nahrazuje precizní 80bitovou instrukční sadu x87 , včetně výběru 32bitových nebo 64bitových matematických operací s plovoucí desetinnou čárkou. To umožňuje operace s plovoucí desetinnou čárkou kompatibilní s jinými moderními CPU . Pokyny SSE a SSE2 byly také rozšířeny, aby podporovaly osm nových registrů XMM. SSE a SSE2 jsou k dispozici v 32bitových verzích na moderních procesorech x86; pokud jsou však používány 32bitovými programy, mohou běžet pouze na procesorech podporujících tyto pokyny. To není problém pro 64bitové programy, protože všechny procesory AMD64 tyto sady instrukcí podporují. Použití pokynů SSE a SSE2 namísto x87 pak nesnižuje počet platforem, na kterých mohou programy běžet. Protože pokyny SSE a SSE2 jsou obecně rychlejší a poskytují stejné funkce jako MMX a 3DNow! , jsou na AMD64 považovány za zastaralé.
-
Bit No-Execute : Bit „NX“ (bit 63položek tabulky stránek) umožňuje operačnímu systému určit, které stránky s adresami virtuální paměti mohou obsahovat spustitelný kód a které stránky nikoli. Pokus o spuštění kódu ze stránky označené jako „bez provedení“ způsobí narušení přístupu do paměti, stejně jako to, které bylo generováno při pokusu o zápis na stránku v režimu „jen pro čtení“. To by mělo ztížit na výskyt škodlivého kódu ke kontrole převzetí systémupřes„ přetečení vyrovnávací paměti “ útoků nebo v souvislosti s problémy s kontrolou vyrovnávací paměti. Identická funkčnost byla již k dispozici na procesorechx86od80286pomocí atributu deskriptorů segmentů, ale poté ji lze použít pouze na celý segment. Adresování segmentů bylo dlouho považováno za zastaralé a ne všechny současné operační systémy pro PC jej skutečně používají, přičemž základní adresa každého z nich byla nastavena na 0 a její velikost byla 4 gigabajty. AMD bylo prvním prodejcem rodiny x86, který podporovalnespustitelnýpřístupv režimu lineárního adresování. Tato funkce je k dispozici také v „starším“ režimuu procesorů AMD64 a nedávných procesorů Intel x86 s využitím režimuPAE.
-
Odstranění starých funkcí : Mnoho funkcí programování systému architektury x86, které se nepoužívají v moderních operačních systémech, již na AMD64 v „ dlouhém režimu “ není k dispozici . To zahrnuje segmentované adresování paměti (ačkoli segmenty FS a GS zůstávají z důvodu kompatibility s kódem Windows), mechanismus přepínání úloh a virtuální režim 8086 . Tyto funkce zůstávají v „ starém režimu “, aby tyto procesory mohly beze změny kompletně provádět 32 a 16 bitové kódy. Pokud by v budoucnu již neměl být pomocí těchto funkcí k dispozici 32bitový kód, mohla by být jejich podpora z procesorů odstraněna, aby se zlepšil design procesoru a ušetřily výrobní náklady. Tyto funkce může operační systém také emulovat, aby byla zachována kompatibilita se „ staršími “ aplikacemi .
Různé provozní režimy
| Pracovní režim
|
Je vyžadován
operační systém |
Je nutná nová kompilace
|
Výchozí velikost adresy
|
Výchozí velikost operandu
|
Rozšíření registru
|
Typická velikost registrů GPR
|
|---|
|
Dlouhá móda
|
64bitový režim
|
64bitový operační systém (x86-64) (např. Windows 7 , Linux x86-64)
|
Ano
|
64
|
32
|
Ano
|
64
|
|
Režim kompatibility
|
Ne
|
32
|
32
|
Ne
|
32
|
| 16
|
16
|
16
|
|
Starší režim
|
Chráněný režim
|
„ Starší 16bitový nebo 32bitový“
operační systém |
Ne
|
32
|
32
|
Ne
|
32
|
| 16
|
16
|
16
|
|
virtuální režim 8086
|
16
|
16
|
16
|
|
Skutečná móda
|
Starší 16bitový operační systém
|
Popis těchto režimů
Implementace
Následující procesory implementují architekturu AMD64:
Implementace na jiné běžné architektuře: Intel 64
Následující procesory implementují architekturu Intel 64:
- Intel NetBurst
- Intel Core
- Intel Core 2 (Quad, Duo, Solo) a deriváty (Celeron 4x0, Celeron Dual Core, Pentium E)
- Intel Xeon
- Intel Atom
Průmyslová nomenklatura
Vzhledem k tomu, že architektury AMD64 a Intel 64 jsou si relativně podobné, mnoho softwarových a hardwarových produktů používá neutrální obchodní výraz, který označuje jejich kompatibilitu s oběma implementacemi. Původní označení AMD pro architekturu tohoto procesoru, „x86-64“, se pro tento účel stále někdy používá, stejně jako „x86_64“. Jiné společnosti, například Microsoft a Sun Microsystems , používají kontrakci „x64“ na marketingové úrovni.
Mnoho operačních systémů a produktů, zejména těch, které zavedly podporu pro x86-64 předtím, než Intel přišel na tuto architekturu, používá termín „AMD64“ nebo „amd64“ pro označení jak AMD64, tak Intel 64.
-
Java Development Kit (JDK): Název „amd64“ se používá pro názvy adresářů obsahujících soubory x86-64.
-
Mac OS X : Apple hovoří o „x86_64“, zejména v příkazu Terminal archa v dokumentaci.
-
Microsoft Windows : Verze x64 systému Windows používají přezdívku AMD64 k označení různých komponent, které používají nebo jsou kompatibilní s touto architekturou. Například systémová složka na instalačním disku CD-ROM „Windows x64 Edition“ má název „AMD64“, aby se odlišila od složek v 32bitových verzích s názvem „i386“.
-
Solaris : Příkaz „ isalist “ od Solarisu, operačního systému Sun, identifikuje systémy založené na AMD64 i Intel 64 jako „amd64“.
Poznámky a odkazy
-
Kevin Van Vechten, „ re: Zpráva o chybě Intel XNU “ , seznam adresátů Darwin-dev , Apple Computer ,9. srpna 2006(zpřístupněno 5. října 2006 ) :„Nástroje jádra a vývojáře standardizovaly název„ x86_64 “pro název architektury Mach-O“
-
arch (1) Stránka Mac OS X Manual
Dodatky
Související články
externí odkazy