CPU核心指令集发展回顾.doc

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  CPU核心指令集发展回顾指令集,它只有13条指令。它共划分为五个应运层,分别为数据传输命令、数据处理命令、特殊处理命令、优化命令、超线程性能增强五个部分,其中超线程性能增强是一种全新的指令集,它可以提升处理器的超线程的处理能力,大大简化了超线程的数据处理过程,使处理器能够更加快速的进行并行数据处理。   上面介绍的基本上就是Intel和AMD公司在X86架构处理器上主要的扩展指令集,虽然它们对于处理器的性能提升有着一定程度的帮助,但是由于受到IA-32体系的限制,X86架构基本上不会再有具有革命性意义的指令集出现,而双方都已经把重心转向了64位体系架构的处理器指令集开发上。   在现在的处理器市场上,64位技术已经开始普及起来,像AMD的Athlon 64处理器和Intel的Pentium 5XX/6XX处理器已经成为市场的主流。但是大家要值得主意的是,目前的桌面级64位处理器仍然还是基于X86架构之上,而不是IA-64架构。这里的64位处理器是指的处理器的通用寄存器GPR(General-Purpose Registers)的数据宽度为64位。也就是说处理器可一次运算64 位数据。使用64位技术运算有两大优点:可以进行更大范围的整数运算,还有就是可以支持更大容量的内存。但是要注意的是,不要看表面64 位是32位两倍,就简单的认为64位处理器的性能是32位处理器性能的两倍。就在目前的32位主流平台下,32位的处理器在某些方面甚至要比64位处理器还要强,所以在32位操作系统和运用程序为主情况下,不要太过于迷信64位处理器。   64位处理器技术并不是Intel和AMD处理器上才有的。早在上个世纪90年代末,在高端的采用RISC指令集的处理器中就已经有了64位处理器,比如SUN公司的UltraSparc Ⅲ、IBM公司的Power5、HP公司的Alpha等处理器产品。现在市面上主流的64位技术主要是Intel的EM64T技术和AMD和AMD64技术。而这两项技术都是基于IA-32体系,而真正的IA-64体系上处理器目前只有Itanium(安腾)以及其后续产品,是Intel独立开发的,它不兼容现在32位计算机。 AMD64位技术   AMD的athlon 64系列处理器的64位技术是在X86指令集的基础上加入了X86-64的64位扩展X86指令集,这就使得athlon 64系列处理器可兼容原来的32位的X86软件,并同时支持X86-64的扩展64位计算,并且具有64位的寻址能力,使得它成为真正的64位X86构架处理器。在采用X86-64架构的Athlon 64处理器中,X86-64指令集中新增了几组处理器寄存器,它能够提供更加快速的执行效率。寄存器是处理器用来创建和储存CPU运算结果和其他运算结果的地方,标准的X86构架中包括8组通用寄存器,而在AMD的X86-64架构中又增加了8组,将通过寄存器的数目提高到了16组。在这基础之上,X86-64指令集还另外增加了8组128位的XMM寄存器,也叫做SSE寄存器。它能够给单指令多数据流技术(SIMD)运算提供更多的存储空间,这些128位的寄存器能够提供在矢量和标量计算模式下进行128位双精度处理,这也为3D数据处理、矢量分析和虚拟技术提供了良好的硬件基础。由于提供了更多的寄存器,按照X86-64标准生产的处理器可以更有效率的处理数据,在一个时钟周期内能够传输更多的信息。 采用X86-64架构的AMD Athlon 64处理器 EM64T技术   EM64T(Extended Memory 64 Technology)也就是Intel公司开发的64位内存扩展技术。它实际上就是Intel IA-32构架体系的扩展,既IA-32E(Intel Architectur-32 Extension)。Intel的IA-32处理器通过加入EM64T技术便可在兼容IA-32软件的情况下,允许软件程序利用更多的内存地址空间,并且允许程序进行32 位线性地址写入。Intel的EM64T所强调的是32位技术与64位技术的兼容性,为采用EM64T的处理器增加了8个64位通用寄存器,并将原有的32位通用寄存器全部扩展为64位,这样也提高了处理器的整数运算能力。另外增加的8个SEE寄存器也提供了对SSE、SSE2和SSE3指令的支持。 加入EM64T扩展技术的Pentium 5XX/6XX系列处理器   目前Intel的主流桌面处理器共有两个模式,传统的IA-32模式和IA-32E模式。在可支持EM64T指令的处理器内有一个扩展功能激活寄存器(Extended Feature Enable Register),称为IA-32_EFER的部件,它控制处理器的EM64T

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