x86-64

Z Multimediaexpo.cz

x86-64 (dříve AMD64) je v informatice označení generace 64bitových procesorů pro počítače IBM PC kompatibilní. Procesor je zpětně kompatibilní s 32bitovou (viz IA-32) a 16bitovou architekturou (viz x86), a proto se na IBM PC prosadil.

Procesory jsou stejně jako předchozí generace realizovány interně jako RISCová architektura emulující pomocí mikrokódu architekturu CISC.

Obsah 1 Vývoj 2 Základní rozšíření 3 Operační módy 4 Implementace 5 Externí odkazy

Vývoj

Architekturu x86-64 vyvinula firma AMD a uvedla ji na trh v roce 2003. Firma Intel do té doby prosazovala zpětně nekompatibilní 64bitovou architekturu IA-64 (procesor Itanium), později však licencovala x86-64 od AMD a prodávala tyto procesory pod označením EM64T.

Základní rozšíření

Kvůli zpětné kompatibilitě je rozšíření realizováno jako další módy procesoru. K reálnému, chráněnému a V86 módu i386, nyní zvanými 'Legacy' (zděděné) módy, přibyly dva 'Long' (dlouhé) módy: '64bitový' a 'kompatibilní'. Procesor je možné provozovat buď s 32bitovým jádrem operačního systému (kterým může být i systém určený pro i386) v Legacy módech, nebo s 64bitovým jádrem v Long módech - jádro potom běží v 64bitovém módu a aplikace v 64bitovém nebo v kompatibilním.

Většina vylepšení architektury se týká pouze 64bitového módu, menšina i kompatibilního. Legacy módy nemají žádné vylepšení (na rozdíl od i386, kde byl vylepšen i starý reálný mód).

• Plná podpora 64bitových celých čísel - veškeré aritmetické i logické operace se provádí v 64bitech.
• Rozšíření registrů - registry byly rozšířeny na 64bitů (stále je přístupná 32bitová, 16bitová a 8bitová část).
• Rozšíření počtu registrů - k původní sadě 8 'general-purpose' registrů přibylo dalších 8. To umožňuje držet více lokálních proměnných v registrech a tedy významně zrychluje aplikace. 16 registrů je ovšem stále málo v porovnání s RISCovými stroji. Zdvojnásoben z 8 na 16 byl i počet XMM registrů.
• Rozšíření virtuálního adresového prostoru - současné implementace AMD64 mohou adresovat 256 terabyte (2⁴⁸), v budoucnu bude možné to rozšířit na 16 exabyte (2⁶⁴). Pointerová aritmetika běží v 64bitech, omezení je dáno metodou překladu virtuálních adres na fyzické.
• Rozšíření fyzického adresového prostoru - současné implementace AMD64 mohou adresovat 1 terabyte (2⁴⁰) RAM, architektura povoluje rozšíření na 4 petabyte (2⁵²). V legacy módech je podporováno PAE (rozšíření fyzických adres), stejně jako na moderních procesorech architektury i386, umožňující přístup k 64 gigabyte.
• Adresace relativní k ukazateli instrukce - adresace relativní k RIP zvyšuje efektivitu kódu nezávislého na pozici používaného ve sdílených knihovnách.
• SSE instrukce - součástí architektury je povinná implementace rozšíření procesorů i386 SSE a SSE2 pro výpočty v pohyblivé řádové čárce. Podpora SSE3 byla přidána dodatečně.
• Bit No-eXecute (nespustitelné) - stránku paměti je bitem NX možné označit jako obsahující pouze data a zabránit tak spuštění kódu z dané stránky. Tato vlastnost umožňuje chránit systém před většinou buffer overrun (přetečení bufferu) chyb, které se často zneužívají k útoku.
• Odstranění starších vlastností - v Long módech procesor nepodporuje některé méně používané vlastnosti i386, jako je segmentace (částečně stále fungují registry FS a GS), TSS nebo v86.

Operační módy

Operační módy		Operační systém vyžadován	Překlad i386 aplikace vyžadován	Výchozí velikost adresy	Výchozí velikost operandu	Rozšíření registrů	Typická šířka operace
Long mode	64-bit mode	64-bit OS (např. WinXP x64, Linux x86-64, Solaris 10)	ano	64	32	ano	64
	Compatibility mode		ne	32	32	ne	32
				16	16		16
Legacy Mode	Protected Mode	Legacy 16-bit nebo 32-bit OS	ne	32	32	ne	32
				16	16		16
	Virtual 8086 mode			16	16		16
	Real mode	Legacy 16-bit OS

Implementace

První procesor, který používal tuto architekturu, byl AMD Athlon 64 s jádry „Clawhammer“ (Socket 754) a „Sledgehammer“ (Socket 940).

Externí odkazy

• AMD's free technical documentation for the AMD64 architecture (anglicky)
• AMD64 Technology: Overview of the AMD64 Architecture (PDF, anglicky)
• AMD's "Enhanced Virus Protection" (anglicky)
• Intel tweaks EM64T for full AMD64 compatibility (anglicky)
• Analyst: Intel Reverse-Engineered AMD64 (anglicky)
• Early report of differences between Intel IA32e and AMD64 (anglicky)
• Tech Report article: 64-bit computing in theory and practice (anglicky)
• Intel 64 Architecture (anglicky)
• Optimization of 64-bit programs (anglicky)

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii