x86-64 (x64) — 64 bitu procesoru arhitektūra (AMD64, Intel64)

Uzzini visu par x86-64 (x64) 64 bitu procesoru arhitektūru — AMD64, Intel64, saderību ar x86, izmantošanu konsolēs un tehnoloģiju attīstību.

x86-64 ir 64 bitu procesoru sērijas un ar tiem saistītās instrukciju kopas arhitektūras vispārējais nosaukums. Šie procesori ir saderīgi ar veco x86 programmatūru.

Galvenie ražotāji ir AMD un Intel, un arī VIA to atbalstīja ar VIA Nano procesoriem. Viņi savus 64 bitu procesorus attiecīgi sauc par AMD64, Intel64 un VIA x86-64 procesoriem. Spēļu konsoles, piemēram, Microsoft Xbox One un Sony PlayStation 4, kā galvenos procesorus izmanto savus daļēji pielāgotus uz AMD64 balstītus APU.

x64 ir vēl viens nosaukums, ko izmanto, lai apzīmētu 64 bitu paplašinātas sistēmas, kuru pamatā ir šāda veida procesori. Cilvēki bieži lieto x64, lai apzīmētu ar to saistīto instrukciju kopas arhitektūru un procesoru.

Īss vēsturisks ieskats

Arhitektūru izstrādāja AMD, lai paplašinātu tradicionālo 32 bitu x86 (IA-32) arhitektūru ar 64 bitu adresējumu telpu, nezaudējot iepriekšējo programmatūras saderību. AMD laida tirgū pirmos x86-64 procesorus (Opteron, Athlon 64) 2003. gadā. Intel vēlāk pieņēma līdzīgu risinājumu, ko dēvē par IA-32e/EM64T un vēlāk Intel 64.

Galvenās iezīmes un priekšrocības

• 64 bitu adreses un lielāka atmiņa: x86-64 nodrošina iespēju izmantot daudz lielākas virtuālās un fiziskās atmiņas apjomu nekā 32 bitu sistēmas.
• Paplašināti reģistri: paplašinātas vispārējā mērķa reģistru kopas — no 8 uz 16 reģistriem (RAX, RBX, RCX, RDX, un papildu R8–R15), kas uzlabo skaitļošanas veiktspēju.
• Jaunas režīmu iespējas: ietver Long Mode (64 bitu režīms), kā arī Compatibility Mode (lai palaistu 32 bitu lietojumprogrammas) un Legacy Mode (klasiskais 32/16 bitu darbības režīms).
• Saderība ar x86 programmatūru: lielākā daļa 32 bitu lietojumprogrammu var darboties x86-64 sistēmās bez modifikācijām, pateicoties atbilstības režimam.
• Instrukciju paplašinājumi: x86-64 atbalsta visu tradicionālo SIMD paplašinājumu klāstu (SSE, SSE2, AVX u.c.), kas uzlabo multimediju, zinātniskās un citus intensīvus uzdevumus.

Tehniskas nianses

• Adreses garums: lai gan nosaukumā ir 64 biti, mūsdienu procesori bieži īsteno ierobežojumu (piem., 48 vai 57 efektīvie virtuālie bitu), jo pilns 64 bitu adresu apjoms vēl nav praktiski nepieciešams. Adresei ir jābūt kanoniskā formā (augšējo bitu paplašinājums uz sign-bit), pretējā gadījumā tā tiek uzskatīta par nederīgu.
• Datu modeļi: Unix līdzīgas sistēmas (Linux, macOS) parasti lieto LP64 modeli (long un pointer — 64 biti), savukārt Windows izmanto LLP64 (long long un pointer — 64 biti, bet long paliek 32 biti). Tas nozīmē, ka pārveidojot programmas, jāņem vērā datu tipu izmēri.
• Apraides un zvanīšanas konvencijas: atšķiras starp platformām — piemēram, System V AMD64 (Linux/Unix) izmanto reģistrus RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9 pirmajiem sešiem argumentiem, savukārt Microsoft x64 (Windows) izmanto RCX, RDX, R8, R9 pirmajiem četriem argumentiem.
• Kompatibilitāte ar Itanium: x86-64 nav saistīts ar Intel IA-64 (Itanium) arhitektūru; tie ir atšķirīgi 64 bitu risinājumi.

Sistēmu un programmatūras atbalsts

• Operētājsistēmas: lielākā daļa mūsdienu OS atbalsta x86-64 (Linux, Windows, macOS līdz brīdim, kad Apple pārgāja uz ARM‑bāzēto Apple Silicon). Ir pieejamas gan 64 bitu versijas, gan atbalsts 32 bitu lietojumprogrammām saderības režīmā. Tomēr 64 bitu Windows neveic 16 bitu DOS/Windows programmu atbalstu (nav NTVDM).
• Programmatūra: Lai pilnībā izmantotu 64 bitu priekšrocības (piem., lielāka adresējuma telpa), daudzas lietojumprogrammas tiek pārkompilētas kā 64 bitu bināri. Tomēr daudzas populāras programmas joprojām darbojas kā 32 bitu bināriem, pateicoties saderības slānim.

Nosaukumi un sinonīmi

• x86-64 — vispārējs nosaukums tehniskajā literatūrā.
• AMD64 — AMD komerciālais nosaukums (ieskaitot sākotnējo specifikāciju).
• Intel 64 / EM64T / IA-32e — Intel versijas nosaukumi (komerciāli lieto Intel 64).
• x64 — populārs saīsinājums lietotāju vidū un programmatūras nosaukumos.

Noslēgumā

x86-64 arhitektūra apvieno atpakaļsaderību ar tradicionālo x86 programmatūru un 64 bitu resursu priekšrocības, padarot to par dominējošo arhitektūru galddatoros, serveros un daudzās mūsdienu multimediju iekārtās. Tās ieviešana būtiski ietekmēja gan aparatūras, gan programmatūras izstrādi, ļaujot sistēmām apstrādāt lielākus datu apjomus un uzlabot veiktspēju.

Meklēt pēc burta