64bit and 32bit和X64 and X86 的问题

1、64位处理器 与 32位处理器

 

64位处理器是指可以对虚拟地址空间（virtual address space)进行64位寻址的处理器。64位处理器可以以64位格式存贮数据，并可以对64位操作数执行数学运算操作。另外，处理器的通用寄存器（GPRs)和运算器(ALUs)也是64位的。

目前市场上Intel兼容处理器可以实现64位计算的主要有3种：

1) Intel IA64，基于安腾2处理器，不兼容32位应用，Oracle软件相对本模式的版本叫 xxx for Linux Itanium 。
2) Intel EM64T，基于Xeon DP "Nocona"和MP处理器，兼容32位应用，Oracle软件相对本模式的版本叫 xxx for Linux x86-64。
3) AMD AMD64，基于Opteron处理器，兼容32位应用，Oracle软件相对本模式的版本叫 xxx for Linux x86-64。

另外普通的IA32架构的32位处理器，Oracle软件相对本模式的版本叫 xxx for Linux x86。

1) IA-64:

是Intel独立开发，不兼容现在的传统的32位计算机，仅用于Itanium（安腾）以及后续产品Itanium 2 。

自从1993年Intel及其伙伴企业推出基于486系统的IA服务器以来，IA服务器经历了486系统、PentiumPro系统、PII系统、 PIII系统、XEON系统等几个阶段。处理器系统的处理能力在大幅度提高，而服务器系统的总线结构始终是IA-32总线体系。

IA-32服务器在发展到8路XEON服务器以后，体系结构已经开始成为制约服务器性能提高的瓶颈。先是PCI通道带宽瓶颈，现在是内存总线带宽瓶颈和处 理器系统扩展瓶颈。因此，hp和Intel自1994年开始合作开发IA－64架构的处理器，希望通过把hp在RISC领域的十年工作经验和超长指令字结 合起来，在微处理器级上改进性能，以增加指令级上的并行性。

IA-64结构既不是Intel的32位x86结构的扩充，也不是完全采用hp公司64位PA-RISC结 构，而是一种全新的设计样式。IA- 64基于EPIC(显性并行指令计算-Explicitly Parallel Instruction Computing)技术。

IA-64主要特性表现在几个方面：

    * IA－64的系统内存寻址空间更大，可以支持32GB以上的内存，而IA－32服务器目前可以支持的最大内存容量是16GB。
    * IA－64的处理器寻址、处理能力更强、速度更快。安腾（Itanium）处理器主频起步至少1GHz，二级Cache在2MB以上。
    * IA－64系统增强的128位浮点计算寄存器大大提高了系统的浮点计算能力。
    * IA－64系统将使用基于Infiniband技术的总线结构，它是以交换式系统总线代替目前的共享式总线为核心，将NGIO和 FutureIO两种技术合二为一,使系统总线、内存总线带宽和I/O总线带宽都将大大提高。IA-64系统带宽在2GB/s以上，而目前的SMPIA- 32服务器的系统带宽是1.06GB/s，PCI带宽一般是0.4GB/s。
    * IA-64包括一系列的内置特征，以延长计算机的正常运转时间，减少宕机时间。机器检测体系在内存和数据路径中提供了错误恢复和纠错能力，它能让IA－64平台从预先导致系统失败的错误中恢复过来。

目前正式宣布支持IA-64平台的有Monterey、Linux64、hp-UX、Solaris、Win2000等操作系统。

2) EM64T技术

EM64T技术为需要超过4GB内存支持的应用提供强大的性能支持。

Intel官方是给EM64T这样定义的：EM64T全称Extended Memory 64 Technology，即扩展64bit内存技术。EM64T 是Intel IA-32架构的扩展，即IA-32e（Intel Architectur-32 extension）。IA-32处理器通过附加EM64T技术，便可在兼容IA-32软件的情况下，允许软件利用更多的内存地址空间，并且允许软件进行 32 bit线性地址写入。EM64T特别强调的是对32 bit和64 bit的兼容性。Intel为新核心增加了8个64 bit GPRs（R8-R15），并且把原有GRPs全部扩展为64 bit，如前文所述这样可以提高整数运算能力。增加8个128bit SSE寄存器（XMM8-XMM15），是为了增强多媒体性能，包括对SSE、SSE2和SSE3的支持。

Intel为支持EM64T技术的处理器设计了两大模式：传统IA-32模式（legacy IA-32 mode）和IA-32e扩展模式（IA-32e mode）。在支持EM64T技术的处理器内有一个称之为扩展功能激活寄存器（extended feature enable register，IA32_EFER）的部件，其中的Bit10控制着EM64T是否激活。Bit10被称作IA-32e模式有效（IA-32e mode active）或长模式有效（long mode active，LMA)。当LMA＝0时，处理器便作为一颗标准的32 bit（IA32）处理器运行在传统IA-32模式；当LMA＝1时，EM64T便被激活，处理器会运行在IA-32e扩展模式下。

3) AMD64

AMD64，又称“x86-64”或“x64”，是一种64位元的电脑处理器架构。它是建基于现有32位元的x86架构，由AMD公司所开发，应用 AMD64指令集的自家产品有Athlon 64、Athlon 64 FX、Athlon 64 X2、Turion 64、Opteron及最新的Sempron处理器。

架构概述 AMD试图以自家的AMD64指令集去清理Intel的x86-32专属的，并把x86更新至近似领先的RISC环境。曾参与设计DEC Alpha64位处理器的Dirk Meyer也有份参与制定AMD64的规格，以及AMD的员工中有不少前Alpha处理器的工程师，因此他们为AMD64立下不少功劳。部份重大改变如 下:

新增暂存器 地址阔度加长 SSE2、SSE3指令 “禁止执行”位元 (NX-bit): AMD64其中一个特色是拥有“禁止执行”(No-Execute, NX)的位元，可以防止蠕虫病毒以缓冲区满溢的方式来进行攻击（也称：缓冲区溢位攻击，Buffer Overflow）。

市场分析 AMD64代表AMD放弃了跟随Intel标准的一贯作风，选择了像把16位的Intel 8086扩充成32位的80386般，去把x86架构扩充成64位版本，且兼容原有标准。

AMD64架构在IA-32上新增了64位暂存器，并兼容早期的16位和32位软件，可使现有以x86为对象的编译器容易转为AMD64版本。除此之外，NX bit也是引人注目的特色之一。

不少人认为，像DEC Alpha般的64位RISC芯片，最终会取代现有过时及多变的x86架构。但事实上，为x86系统而设的应用软件实在太庞大，成为Alpha不能取代 x86的主要原因，AMD64能有效地把x86架构移至64位的环境，并且能兼容原有的x86应用程序。

4) 小结

争论在于EM64T和AMD64是不是真正的64位处理器，Intel称其架构为"Extended Memory 64 Technology"，使人容易产生这个疑问。我们知道它是IA32指令集的延伸。那么EM64T和AMD64到底是不是“真正”的64位处理器呢？答 案很明确，是。当处理器执行 64位操作，具备64位寻址能力，通用寄存器和运算器宽度是64位，运算器可以处理64位数据块，因此，在此处理模式下它们完全可以被称作64位处理器。

请注意，虽然IA64，EM64T和AMD64都是64位处理器，但它们不完全兼容：
.EM64T和AMD64除了很少数指令，如3DNOW以外，可以互相兼容，在其中之一上面编写和编译的应用程序通常可以全速运行在另外一个处理器上。
.IA64采用了与其他两种完全不同的指令集，为Itanium2写的64位应用程序不能运行在EM64T和AMD64上，反之亦然。

 

 

 

2、 X64 and IA64    与 32bit and 64bit

 简单来说，现在争论的人主要围绕着windows的x86和x64版本

但其实这个争论根本和32bit和64bit没有直接关联，只有间接关联而已。
因为大部分都搞错了一个重要的基础，就是x64不代表64bit，代表64bit的东西叫做IA64

说一大堆专业术语恐怕大部分人都懒得看，也看不懂，就简单说概念性的东西。

真正意义上纯64bit的东西只有intel的IA64，它完全不兼容x86运算，需要用到x86-to-IA-64的解码器才能进行x86运算，但是性能损失很厉害。

x64这个东西准确来说应该是x86拓展x64技术，amd和intel的东西根本都是一个性质。
这个技术是用来解决64bit系统处理x86代码需要损失性能的关键，因为它是直接使用x86的cpu拓展到64bit，使x86的cpu即可以处理x86运算，也可以处理64bit运算

和IA64的解码器可以说是完全反过来的东西，IA64的解码器是让64bit的cpu处理被转换成64bit的32bit代码，而x64则是x86的cpu直接处理32bit和64bit的运算。

而争论的关键就在于32bit和64bit的软件，实际上现在我们使用的所谓64bit cpu都是x64的cpu，64bit的cpu只有Intel的安腾系列而已，也只有他们可以安装安腾服务器版原生纯64bit的windows。

而x64的本质就是用来同时处理32bit和64bit，所以在x64上面根本无谓软件的32bit和64bit之分，因为两者都可以非常顺利的运用在x64的构架上面，只是64bit的软件效率比32bit的软件要高得多，但是不代表32bit的软件在x64上面会出现问题，当然这里不包括那些使用16位安装代码的程序，x64抛弃了16位，这你去问微软。

换句话说，想要x64只运行64bit的时代是不会到来，因为x64就是为了同时运行x86和64bit而出现的东西，那个时代只会属于安腾cpu，而不是我们现在手里的拥有x64技术的x86 cpu。
32bit的代码在x64中永远也不回消失，因为那就是x64出现的目的。