AMD64
AMD64 è il nome dell'architettura dei primi microprocessori a 64 bit di Advanced Micro Devices . Il suo nome in codice è Hammer (il martello inglese ) che sostituisce il termine x86-64 . Il nome x86-64 viene generalmente utilizzato quando si parla di questo set di istruzioni, senza fare riferimento al marchio AMD. Infatti, mentre Intel inizialmente ha iniziato con un set di istruzioni IA64 incompatibile con AMD64, oggi I nuovi processori Intel sono compatibili x86-64 .
Questa architettura è compatibile con lo standard x86 a 32 bit di Intel . È utilizzato da Athlon 64 , Athlon FX , Athlon X2 , Sempron 64, Turion , Opteron , Fusion e Phenom .
Intel ha successivamente adottato questa architettura, con il nome Intel 64 , EM64T o IA-32e , nei suoi processori Pentium 4 , Pentium D , Pentium Extreme Edition , Celeron D , Xeon e sui più recenti Core i3s , Core i5 e Core i7 . Microsoft comunica su questa tecnologia con il nome di x64 .
Dirk Meyer, un ingegnere che ha lavorato al processore Alpha di dicembre , ha partecipato al progetto.
Architettura
Il set di istruzioni dell'architettura AMD x86-64 è un'estensione dell'architettura Intel IA-32 (x86-32). Le caratteristiche principali dell'architettura AMD64 sono il supporto per registri generali a 64 bit, operazioni aritmetiche e logiche di interi a 64 bit, nonché indirizzi virtuali a 64 bit. I creatori hanno colto l'opportunità di una nuova architettura per proporre altri miglioramenti, tra cui principalmente:
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Pieno supporto di interi a 64 bit : tutti i registri generali (GPR: General Purpose Registers ) vanno da 32 a 64 bit e tutte le operazioni logiche e aritmetiche, dalla memoria ai registri e dai registri alla memoria, ecc. sono disponibili in modo nativo per interi a 64 bit. Il push (stack) e il pop (unstacking) sullo stack hanno sempre una larghezza di 8 byte (64 bit), così come i puntatori.
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Registri aggiuntivi : il numero dei registri generali viene raddoppiato fino a raggiungere 16. C'è quindi meno bisogno di salvare i registri, ripristinarli e più in generale manipolarli; Allo stesso modo, la maggior parte degli argomenti della maggior parte delle funzioni può essere passata attraverso i registri piuttosto che nello stack. Per fare un confronto, l'architettura PowerPC 970 ha 32 GPR. La dimensione e il numero di registri è infatti uno dei punti deboli di x86 . Con applicazioni ottimizzate, possiamo aspettarci un aumento delle prestazioni, soprattutto per i programmi con molti loop.
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Registri XMM aggiuntivi : allo stesso modo, anche il numero di registri XMM (utilizzati per le istruzioni SIMD ) viene aumentato da 8 a 16.
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Spazio di memoria virtuale più ampio : l'implementazione dei modelli di processore attualmente AMD64 può indirizzare fino a 256 tebibyte di indirizzi di memoria virtuale (2 48 byte). Questo limite può essere esteso in future implementazioni a 16 exbioctets (2 64 byte). Questo può essere paragonato a 4 gibibyte per architetture x86 a 32 bit.
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Spazio RAM maggiore : i modelli di processore che attualmente implementano l'architettura AMD64 possono indirizzare 1 tbibyte di indirizzi RAM. Questo limite può essere esteso in future implementazioni a 4 peta-byte (2 52 byte) (limitato dal formato delle voci della tabella delle pagine). In modalità legacy ( modalità compatibile x86), è supportato il PAE ( Physical Address Extension ), come sui più comuni processori x86 a 32 bit, consentendo l'accesso a un massimo di 64 gibibyte .
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Accesso ai dati del puntatore dell'istruzione : le istruzioni possono ora fare riferimento ai dati relativi al puntatore dell'istruzione (registro RIP). Ciò consente di generare un codice più efficiente indipendentemente dalla posizione del programma in memoria (PIC, o Position Independent Code ); questo viene spesso utilizzato nelle librerie condivise o nel codice caricato in fase di esecuzione.
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Istruzioni SSE : l'architettura originale AMD64 adottava le istruzioni SSE e SSE2 all'interno del core del processore. Le istruzioni SSE3 sono state aggiunteAprile 2005. SSE2 sostituisce il set di istruzioni x87 di precisione a 80 bit, inclusa la scelta di operazioni matematiche in virgola mobile a 32 o 64 bit. Ciò consente operazioni in virgola mobile compatibili con altre moderne CPU . Anche le istruzioni SSE e SSE2 sono state estese per supportare gli otto nuovi registri XMM. SSE e SSE2 sono disponibili a 32 bit sui moderni processori x86; tuttavia, se vengono utilizzati da programmi a 32 bit, possono essere eseguiti solo su processori che supportano queste istruzioni. Questo non è un problema per i programmi a 64 bit, poiché tutti i processori AMD64 supportano questi set di istruzioni. L'utilizzo delle istruzioni SSE e SSE2 invece di x87 non riduce il numero di piattaforme su cui possono essere eseguiti i programmi. Poiché le istruzioni SSE e SSE2 sono generalmente più veloci e forniscono le stesse funzionalità di MMX e 3DNow! , questi sono considerati obsoleti su AMD64.
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Bit di non esecuzione : il bit "NX" (bit 63delle voci della tabella delle pagine) consente al sistema operativo di specificare quali pagine di indirizzi di memoria virtuale possono contenere codice eseguibile e quali pagine no. Un tentativo di eseguire codice da una pagina identificata come "no execute" causerà una violazione dell'accesso alla memoria, la stessa di quella generata quando si tenta di scrivere su una pagina in modalità di "sola lettura". Ciò dovrebbe rendere più difficile per il codice dannoso prendere il controllo del sistematramite attacchi di " buffer overrun " o legati a problemi con il controllo dei buffer di memoria. Funzionalità identiche era già disponibile sux86processoriquanto la80286utilizzando un attributo descrittori segmento, ma può essere applicato solo a un intero segmento. L'indirizzamento dei segmenti è stato a lungo considerato obsoleto e non tutti gli attuali sistemi operativi per PC lo utilizzano effettivamente, impostando l'indirizzo di base di ciascuno a 0 e la sua dimensione a 4 gigabyte. AMD è stato il primo fornitore della famiglia x86 a supportare l'accessonon eseguibilein modalità di indirizzamento lineare. Questa funzione è disponibile anche in modalità "legacy" sui processori AMD64, così come sui recenti processori Intel x86, con l'uso della modalitàPAE.
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Rimozione di vecchie funzionalità : un certo numero di funzionalità di programmazione del sistema con architettura x86 non utilizzate nei sistemi operativi moderni non sono più disponibili su AMD64 in " modalità lunga ". Ciò include l'indirizzamento della memoria segmentata (sebbene i segmenti FS e GS rimangano, per compatibilità con il codice Windows), il meccanismo di commutazione delle attività e la modalità virtuale 8086 . Queste funzionalità rimangono in " modalità legacy ", per consentire a questi processori di eseguire completamente codici a 32 e 16 bit senza modifiche. Se, in futuro, non dovesse più esserci codice a 32 bit che utilizza queste funzionalità, il loro supporto potrebbe essere rimosso dai processori per migliorare il design del processore e risparmiare sui costi di produzione. Queste funzionalità potrebbero anche essere emulate dal sistema operativo per preservare la compatibilità con le applicazioni " legacy ".
Le diverse modalità di funzionamento
| Modalità operativa
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Sistema operativo richiesto
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Ricompila richiesta
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Dimensione indirizzo predefinita
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Dimensione predefinita dell'operando
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Estensioni del registro
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Dimensione tipica dei registri GPR
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Lunga moda
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Modalità a 64 bit
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Sistema operativo compatibile a 64 bit (x86-64) (ad esempio Windows 7 , Linux x86-64)
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sì
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64
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32
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sì
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64
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Modalità di compatibilità
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no
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32
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32
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no
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32
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| 16
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16
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16
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Modalità legacy
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Modalità protetta
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Sistema operativo " legacy a 16 o 32 bit"
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no
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32
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32
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no
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32
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| 16
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16
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16
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modalità virtuale 8086
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16
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16
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16
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Vera moda
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Sistema operativo legacy a 16 bit
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Descrizione di queste modalità
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Modalità lunga : modalità nativa a 64 bit con compatibilità a 32 bit (i programmi non ricompilati possono essere utilizzati senza una notevole perdita di prestazioni). Richiede un sistema operativo a 64 bit come GNU / Linux , BSD , Solaris 10 , Windows XP Pro x64 , Windows Vista a 64 bit o anche Windows 7 .
Implementazioni
I seguenti processori implementano l'architettura AMD64:
Implementazioni su un'altra architettura comune: Intel 64
I seguenti processori implementano l'architettura Intel 64:
- Intel NetBurst
- processore Intel
- Intel Core 2 (Quad, Duo, Solo) e derivati (Celeron 4x0, Celeron Dual Core, Pentium E)
- Intel Xeon
- Intel Atom
Nomenclatura industriale
Poiché le architetture AMD64 e Intel 64 sono relativamente simili, molti prodotti software e hardware utilizzano un termine commerciale neutro per indicare la loro compatibilità con entrambe le implementazioni. La designazione originale di AMD per l'architettura di questo processore, "x86-64", è ancora talvolta utilizzata per questo scopo, così come "x86_64". Altre società, come Microsoft e Sun Microsystems , utilizzano la contrazione "x64" a livello di marketing.
Molti sistemi operativi e prodotti, specialmente quelli che hanno introdotto il supporto per x86-64 prima che Intel arrivasse su questa architettura, usano il termine "AMD64" o "amd64" per riferirsi sia ad AMD64 che a Intel 64.
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Java Development Kit (JDK): il nome "amd64" viene utilizzato per i nomi di directory contenenti file x86-64.
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Mac OS X : Apple parla di "x86_64" soprattutto nel comando Terminale arche nella documentazione.
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Microsoft Windows : le versioni x64 di Windows utilizzano il moniker AMD64 per indicare vari componenti che utilizzano o sono compatibili con questa architettura. Ad esempio, la cartella di sistema in un CD-ROM di installazione "Windows x64 Edition" è denominata "AMD64", per differenziarla da quelle nelle versioni a 32 bit denominate "i386".
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Solaris : il comando " isalist " di Solaris, il sistema operativo di Sun identifica i sistemi basati su AMD64 e Intel 64 come "amd64".
Note e riferimenti
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Kevin Van Vechten, " re: Intel XNU bug report " , mailing list Darwin-dev , Apple Computer ,9 agosto 2006(accesso 5 ottobre 2006 ) :"Il kernel e gli strumenti di sviluppo sono stati standardizzati su" x86_64 "per il nome dell'architettura Mach-O"
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arch (1) Pagina dei manuali di Mac OS X.
Appendici
Articoli Correlati
link esterno