Технология AMD64
Источник: AMD
Восьмое поколение процессоров AMD основано на совершенно новой технологии AMD64, которая существенно расширяет традиционную архитектуру x86. В результате достигается не только увеличение общей производительности, но и обеспечивается масштабируемость и гибкость системы. Переход на 64-разрядные вычисления дает индустрии новые возможности для роста.
Преимуществами новой архитектуры смогут воспользоваться в первую очередь приложения, требовательные к скорости обработки больших массивов данных: высокопроизводительные серверы, САПР, системы управления базами данных, мощные вычислительные комплексы.
Архитектура
Стратегический подход AMD к переходу на 64-битные вычисления основывается на обеспечении совместимости с существующими 32-разрядными приложениями и операционными системами и одновременно, возможности использовать 64-разрядные приложения, там, где это необходимо.
Микроархитектура процессора AMD Opteron™ обеспечивает уникальную гибкость, позволяя использовать новые 64-битные операционные системы и программы, при этом оставаясь совместимой со всем существующим 32-битным программным обеспечением. Новая микроархитектура оперирует 64-битными адресными регистрами и регистрами данных, что позволяет расширить адресуемое пространство оперативной памяти и избавиться от существующего ограничения в 4 Гб, которое создает ощутимые трудности при построении систем обработки информации.
Усовершенствованное ядро процессора позволит получить новый уровень быстродействия как для 64 - разрядных, так и для 32-разрядных систем.
Полную техническую информацию об архитектуре AMD64 можно получить на сайте http://www.x86-64.org/
Сравнительные характеристики архитектуры AMD64 и других 64-битных решений, присутствующих в настоящее время на рынке, приведены в таблице.
|
Архитектура AMD64 расширяет существующую x86 архитектуру, вводя несколько режимов исполнения кода в зависимости от выполняемой задачи.
Режим |
Требуемая операционная система |
Необходимость перекомпиляции |
Параметры по умолчанию |
||||
Дина адреса |
Длина операнда |
Расширения регистров |
Длина регистров общего назначения |
||||
Long mode |
64-битный режим |
Новые 64-битные операционные системы |
Да |
64 |
32 |
Да |
64 |
Режим совместимости |
Нет |
32 |
Нет |
32 |
|||
16 |
|||||||
Legacy mode |
Существующие 32-битные и 16-битные операционные системы |
Нет |
32 |
32 |
Нет |
32 |
|
16 |
16 |
||||||
Режимы исполнения кода
Режим “Long mode”. Режим “Long mode” реализует главное преимущество новой технологии. Он имеет два подрежима: 64-битный режим и режим совместимости.
-
64-разрядное виртуальное адресное пространство и 52-разрядное физическое адресное пространство (первые версии процессора AMD Opteron™ будут ограничены меньшими значениями);
-
страничное управление памятью;
-
ограниченная поддержка сегментации;
-
механизм переключения задач архитектуры x86 не поддерживается;
-
устаревший реальный режим и режим Virtual-8086 не поддерживаются, поддерживаются только 64-битные приложения и 16- и 32-битные приложения защищённого режима.
-
64-разрядная виртуальная адресация;
-
расширения регистров, доступные с помощью нового префикса (REX):
- 8 новых регистров общего назначения (R8 - R15);
- расширение всех регистров общего назначения до 64 бит;
- 8 новых 128-битных регистров SSE (XMM8 - XMM15);
-
64-разрядный указатель команд (RIP);
-
новый режим адресации относительно RIP;
-
плоское адресное пространство, единое для кода, данных и стека.
Режим совместимости позволяет 64-разрядным операционным системам сохранить полную совместимость с существующими 16- и 32-разрядными приложениями, т.е. возможность исполнять любые приложения без перекомпиляции в 64-разрядной операционной системе. В режиме совместимости приложения имеют доступ к первым 4 гигабайтам виртуального адресного пространства. С точки зрения исполняющегося приложения, режим совместимости выглядит как защищённый режим x86. С точки зрения операционной системы, трансляция адресов, обработка прерываний и исключений, а также системные структуры данных используют механизмы режима “Long mode”.
Режим “Legacy mode”. В дополнение к режиму “Long mode” архитектура поддерживает режим “Legacy mode”, который сохраняет полную двоичную совместимость с существующими 16- и 32-разрядными приложениями и операционными системами. Режим “Legacy mode” полностью совместим с существующей 32-разрядной реализацией архитектуры x86.
Архитектура режима “Long mode” предоставляет приложениям 64-разрядное виртуальное адресное пространство и 52-разрядное физическое адресное пространство. Однако в первой реализации процессоры AMD Opteron™ будут поддерживать трансляцию 48-разрядных (256 терабайт) виртуальных адресов в 40-разрядные физические (1 терабайт).
Кроме того, технология AMD64 открывает новые возможности по оптимизации программного кода для разработчиков программ.
Классическая архитектура x86 имеет достаточно малое количество регистров общего назначения, что сдерживает возможность распараллеливания вычислений. Частый обмен данными между регистрами и кэшем процессора уменьшает производительность и усложняет программный код. В архитектуру AMD64 добавлено 8 новых регистров, что открывает новые перспективы для совершенствования вычислительной обработки.
Полная аппаратная поддержка классической системы команд x86 (включая расширенные наборы команд SSE, SSE2, MMXФ, 3DNow!Ф) позволяет начать эксплуатацию AMD64 систем, не дожидаясь появления 64-битных версий всего используемого программного обеспечения. Отсутствие необходимости приобретать новые версии приложений, которым не нужна 64-битная технология, сохраняет средства, вложенные в программное обеспечение.