技术:Athlon64系列解决器测试报告之技术解析篇(图)

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其次，在这里为大家详细分解。

x86-64解体(一):我有你，但不一定幸福

说到k8解决方案，难免会想到amd大热推广的x86-64指令集的概念。 为了更清楚地理解x86-64指令集，我们必须从64位解决方案的本质开始。

●理解64位指令

已知解决器解决的通用指令通常由操作码( op code )和操作数( operand )组成。 这里，操作数可以是等待解决的数据，也可以是要解决的数据的存储器地址。 操作码描述了如何解决操作数。

另外，一般而言，64位指令并不意味着指令的全长和操作码的长度为64位，而是意味着操作数能够达到的最大位数为64位。 从下图中可以很好地理解64指令和64解决方案的本质。

64表示64位指令的结构的图

由于操作数通常需要存储在通用寄存器中，因此该64位求解器的通用寄存器的大小也必须是64位。 由此，可以容易地理解k8解决方案中通用寄存器结构的上半部分(指rax-rsp部分，下半部分以后提到)。 如下图所示。

k8通用寄存器的扩展

从上图可以看出，对于以前传递的x86求解器，k8进行64位扩展时，将8个通用寄存器增加到64位，将指令指针寄存器的位数增加到64位。

关于寻址，由于寻址数据只是整数操作数之一，所以同样采用gpr。 这将使64个解决方案可以解决的地址数据长度为64，从而大大增加解决方案的地址空间。

当然，为了简单起见，上述操作数只不过是现代cpu解决的操作数中的整数数据(地址数据)。 这些由解析器中的算术逻辑单元( alu )和地址生成单元( agu )解决，通常使用通用寄存器( gpr )保留。 实际上，需要解决浮点寄存器、mmx、xmm寄存器中通常留下的浮点以及许多其他数据。

但是，关于这些整数和地址数据以外的数据类型在64位解决方案中的解决情况，首先必须了解寄存器和数据类型的基本知识。

●寄存器和数据类型

整数、地址、指令指针、浮点数据以数据形式分类，已知cpu需要解决的三种主要数据类型。 此外，根据数据需要由cpu解决的类型，也可以分为标量数据和矢量数据两类。

通常，cpu需要不同解决的各个数据被称为标量数据( scala data )。

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要操作的数据位于)和xmm (用SSE、sse2操作的数据位于)寄存器中。

在下图中，您可以更好地理解标量数据和矢量数据之间的区别。

标量和矢量数据

下表总结了标量数据和矢量数据的x86-32位解决方案和amd的x86-64解决方案中使用的寄存器的具体区别。

实际上，mmx和xmm还可以通过寄存器映射的方法参与标量浮点数据的存储。 另外，数据类型也不仅仅是整数、浮点两种基本数据类型，还包括指令指针数据、bcd数据、比特数据等。 要把这些情况一一弄清楚，显然不是一两篇文案就能处理好问题的。

幸运的是，这些省略的部分不会影响我们的结论。 这是因为我们陈述时采用了简化的措施。 如果需要更详细的资料，请参阅英特尔ia32和amd的x86-64体系结构编程指南。

由上表可知，k8的64位扩展部分似乎仅对整数、地址数据有效。 浮点和矢量数据保持不变。

通过以上分析，我们似乎可以得出结论，从k8到64位的扩展所获得的好处只是用同样的命令可以解决更大数值的整数值和更大的内存区域。 在32位的情况下，由于通用寄存器中最多只能存储32位的数据，所以为了解决超过32位的大小的数据而消耗的命令在增加。

这种改善对服务和科学计算行业具有一定的意义，但显然不是一般家庭环境的尽快改善。 最近的常见应用程序使用了232个以上的大整数值和4gb以上的内存空间？

但是，这样如果低估k8和x86-64指令集的实力，错误就会变得极端。