1、CPU 新技术介绍一、什么是双核处理器核心（Die）又称为内核，是 CPU 最重要的组成部分。CPU 中心那块隆起的芯片就是核心，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU 所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种 CPU 核心都具有固定的逻辑结构，一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。 双核处理器(Dual Core Processor)： 双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。 “双核”的概念最早是由 IBM、HP、Sun 等支持 RISC 架构的高端服务器厂商提出的，不过由于 RISC 架构的服务器价格高、
2、应用面窄，没有引起广泛的注意。 最近逐渐热起来的“双核”概念，主要是指基于 X86 开放架构的双核技术。在这方面，起领导地位的厂商主要有 AMD 和 Intel 两家。其中，两家的思路又有不同。AMD 从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到 CPU，消除系统架构方面的挑战和瓶颈。两个处理器核心直接连接到同一个内核上，核心之间以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。而 Intel 采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为，AMD 的架构对于更容易实现双核以至多核，Intel 的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。 二、什么是 64 位技术这里的 64 位技术是相
3、对于 32 位而言的，这个位数指的是 CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的数据宽度为 64 位，64 位指令集就是运行 64 位数据的指令，也就是说处理器一次可以运行 64bit 数据。64bit 处理器并非现在才有的，在高端的RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机）很早就有 64bit 处理器了，比如 SUN 公司的 UltraSparc 、IBM 公司的 POWER5、HP 公司的 Alpha 等。 64bit 计算主要有两大优点：可以进行更大范围的整数运算；可以支持更大的内存。不能因为
4、数字上的变化，而简单的认为 64bit 处理器的性能是 32bit 处理器性能的两倍。实际上在32bit 应用下，32bit 处理器的性能甚至会更强，即使是 64bit 处理器，目前情况下也是在32bit 应用下性能更强。所以要认清 64bit 处理器的优势，但不可迷信 64bit。 要实现真正意义上的 64 位计算，光有 64 位的处理器是不行的，还必须得有 64 位的操作系统以及 64 位的应用软件才行，三者缺一不可，缺少其中任何一种要素都是无法实现 64 位计算的。目前，在 64 位处理器方面，Intel 和 AMD 两大处理器厂商都发布了多个系列多种规格的 64 位处理器；而在操作系统
5、和应用软件方面，目前的情况不容乐观。因为真正适合于个人使用的 64 位操作系统现在就只有 Windows XP X64，而 Windows XP X64 本身也只是一个过渡性质的 64 位操作系统，在 Windows Vista 发布以后就将被淘汰，而且 Windows XP X64 本身也不太完善，易用性不高，一个明显的例子就是各种硬件设备的驱动程序很不完善，而且现在 64 位的应用软件还基本上没有，确实硬件厂商和软件厂商也不愿意去为一个过渡性质的操作系统编写驱动程序和应用软件。所以要想实现真正的 64 位计算，恐怕还得等到Windows Vista 普及一段时间之后才行。 目前主流 CPU
6、 使用的 64 位技术主要有 AMD 公司的 AMD64 位技术、Intel 公司的 EM64T 技术、和 Intel 公司的 IA-64 技术。其中 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 2，一般用户不会涉及到，因此这里仅对 AMD64 位技术和 Intel 的 EM64T 技术做一下简单介绍。 AMD64 位技术 AMD64 的位技术是在原始 32 位 X86 指令集的基础上加入了 X86-64 扩展 64 位 X86 指令集，使这款芯片在硬件上兼容原来的 32 位 X86 软件，并同时支持 X
7、86-64 的扩展 64 位计算，使得这款芯片成为真正的 64 位 X86 芯片。这是一个真正的 64 位的标准，X86-64 具有 64 位的寻址能力。 X86-64 新增的几组 CPU 寄存器将提供更快的执行效率。寄存器是 CPU 内部用来创建和储存CPU 运算结果和其它运算结果的地方。标准的 32-bit x86 架构包括 8 个通用寄存器（GPR） ，AMD 在 X86-64 中又增加了 8 组（R8-R9） ，将寄存器的数目提高到了 16 组。X86-64 寄存器默认位 64-bit。还增加了 8 组 128-bit XMM 寄存器（也叫 SSE 寄存器，XMM8-XMM15） ，将
8、能给单指令多数据流技术（SIMD）运算提供更多的空间，这些 128 位的寄存器将提供在矢量和标量计算模式下进行 128 位双精度处理，为 3D 建模、矢量分析和虚拟现实的实现提供了硬件基础。通过提供了更多的寄存器，按照 X86-64 标准生产的 CPU 可以更有效的处理数据，可以在一个时钟周期中传输更多的信息。 EM64T 技术 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 ex
9、tension） 。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
10、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 LMA0 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 LMA1 时，EM64T 便被激活，处理器会运行在 IA-32e 扩展模式下。
