AMD64

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Tulostettavaa versiota ei enää tueta ja siinä voi olla renderöintivirheitä. Päivitä selaimesi kirjanmerkit ja käytä selaimen tavallista tulostustoimintoa sen sijaan.
AMD64 -logo.

AMD64 (myös nimillä x86-64, x86_64 ja x64) on AMD:n kehittämä 64-bittinen suoritinarkkitehtuuri, joka suunniteltiin kehitysaskeleeksi 32-bittisestä x86-arkkitehtuurista.[1] Vanhoja 16- ja 32-bittisiä real mode- ja protected mode-ohjelmia varten suorittimessa on vielä mukana niille tukea säilyttäen yhteensopivuuden vanhoille ohjelmille.[1] 64-bittiset ohjelmat suoritetaan long mode -tilassa.[1] Intelillä oli kilpaileva EM64T-arkkitehtuuri, jota Intel muokkasi täyteen AMD64-yhteensopivuuteen lisäämällä LAHF- ja SAHF-käskyt.[2][3]

Historia

AMD ilmoitti arkkitehtuurista vuonna 1999[4] ja julkaisi määrittelyn vuonna 2000.[5] Se toteutettiin ensimmäisen kerran vuonna 2003 julkaistuissa AMD Opteron ja AMD Athlon 64 -suorittimissa. AMD64 -käskykanta oli ensimmäinen merkittävä lisäys x86-arkkitehtuuriin, joka oli jonkun muun yhtiön kuin Intelin tekemä. Intelin oma strategia 64-bittisyyteen siirtymiseksi oli julkaista Intel Itanium -arkkitehtuuri IA-64-käskykannalla, joka ei ollut alaspäin yhteensopiva ja jossa aikaisemmat PC:n käyttöjärjestelmät ja ohjelmat eivät siis toimineet.[6][7] Intel joutui myös ottamaan käyttöön AMD64 -käskykannan, ensi kertaa vuonna 2004 NetBurst-mikroarkkitehtuurin Prescott-versiossa (Pentium 4). Intel käytti tästä kuitenkin nimeä EM64T ja Microsoft neutraalia x64-nimeä.[8] VIA Technologies käytti AMD64-käskykantaa VIA Isaiah -arkkitehtuurissaan (VIA Nano -prosessori).

Lisensointi

Intel ja AMD ovat sopineet ristiin lisensoinnista, jolloin myös Intel käyttää AMD64-tilaa prosessoreissaan.

Intel lisensoi AMD:lle oikeuden käyttää alkuperäistä x86 arkkitehtuuria.[9][10]

Vuonna 2009 AMD ja Intel sopivat useita lakikiistoja ja erimielisyyksiä jatkaen ristiinlisensointisopimuksia.[11][12]

Arkkitehtuurin eroja x86:een nähden

Samalla piirillä on legacy-mode tuki IA-32 käskykannalle. Kun prosessori toimii long-mode tilassa tietyt erot tulevat voimaan.[13]

  • Enemmän rekistereitä. Yleiskäyttöisten rekisterien määrä on nostettu IA-32:n kahdeksasta kuuteentoista.[13]
  • Suurempi osoiteavaruus. Virtuaalisen osoiteavaruuden kokoa on kasvatettu 32 bitistä 48 bittiin.[13] AMD64-arkkitehtuurissa suurin osoitettava muistin määrä on siis 256 teratavua, kun x86-32-arkkitehtuurissa se oli 4 gigatavua. Lisäksi osoittimien käyttämättömien bittien käyttöä on rajoitettu siten, että arkkitehtuuria on helppo myöhemmin laajentaa 64-bittiseen osoiteavaruuteen säilyttäen yhteensopivuus vanhoihin käyttäjätason ohjelmiin, vaatien muutoksia vain käyttöjärjestelmän muistinhallinnalta.
  • Muistin osoittaminen suhteessa ohjelmalaskuriin (englanniksi instruction pointer relative data access – lyhyemmin RIP relative data access). Muistiin pystyy AMD64-arkkitehtuurissa viittaamaan myös suhteessa ohjelmalaskuriin.[13] Tämä mahdollístaa osoiteriippumattoman koodin.
  • SSE-käskykanta. AMD64-arkkitehtuuri sisältää SSE2-käskykantalaajennuksen x87- ja MMX-käskyjen lisäksi.[13]
  • NX-bitti. NX-bitti on suojausteknologia, joka mahdollistaa tiettyjen muistialueiden merkitsemisen suorituskieltoon. Näin pyritään ehkäisemään puskuriylivuotohaavoittuvuuksien aiheuttamia haittoja. AMD julkaisi tuen Athlon 64 -suorittimissa ja Intel Prescott-ytimellisissä Pentium 4 -suorittimissa.[14][15][16]
  • Segmentoitu muisti ei ole enää tuettu. Muistisivujen käyttö on tyypillisempää ja mahdollistaa yksinkertaisemman ohjelmoinnin sekä tehokkaamman moniprosessoinnin.[17]

Ohjelmien suorituksessa long mode -tilassa on käytössä uusi ABI, muutoin käytössä on vanha yhteensopivuustila.[18]

Jatkokehitys

AMD64-yhteensopiva 64-bittinen käskykanta vaati jo määritelmien mukaan SSE ja SSE2 -tuen. 32-bittistä liukulukukäskykantaa x87 tai MMX-käskyjä ei vaadita, mutta kaikki suorittimet toteuttavat ne silti.[19]

Käskykantaa on sittemmin laajennettu vielä SSE3- ja SSE4-käskyillä ja AVX-käskyillä laajentamalla SIMD-rekisterit 256-bittisiksi, joilla voi laskea neljää 64-bittistä liukulukua tai kahdeksaa 32-bittistä liukulukua rinnan. AVX2 eli Haswell New Instructions mahdollisti kokonaislukujen käsittelyn 256-bittisissä SIMD-rekistereissä.

AVX/AVX2-käskyt toteuttavaa käskykantaa on nimitetty x86-64-v3 -mikroarkkitehtuuriksi. On tehty suunnitelmia, että tämä vuonna 2013 Intelin "Haswell"-prosessorissa julkaistu ja AMD Excavatorissa toteutettu käskykanta otettaisiin pienimmäksi vaadituksi käskykannaksi, etenkin palvelimiin suunnatuissa käyttöjärjestelmissä.[20]

Toimintatilat

Toimintatila Vaadittu käyttöjärjestelmän tyyppi Sovellusten uudelleenkääntäminen tarvitaan Osoitteen oletuskoko Operandin oletuskoko Rekisterilaajennukset Tyypillinen yleiskäyttöisen rekisterin koko
Long mode 64-bittinen tila Uusi 64-bittinen käyttöjärjestelmä kyllä 64 32 kyllä 64
Yhteensopivuustila ei 32 ei 32
16 16 16
Legacy
Mode 		Suojattu tila Vanha 32-bittinen käyttöjärjestelmä ei 32 32 ei 32
16 16
Virtuaalinen 8086-tila 16 16 16
Reaalitila Vanha 16-bittinen käyttöjärjestelmä

Lähteet

  1. ↑ a b c AMD 64-bit architecture (x86-64) hardwaresecrets.com. 27.10.2004. Viitattu 20.9.2020. (englanniksi)
  2. ↑ Intel EM64T Technology Explained hardwaresecrets.com. 15.12.2005. Viitattu 19.9.2020. (englanniksi) 
  3. ↑ Tony Smith: Intel tweaks EM64T for full AMD64 compatibility theregister.com. 23.8.2005. Viitattu 7.1.2024. (englanniksi)
  4. ↑ AMD Discloses New Technologies At Microporcessor Forum amd.com. 5.10.1999. Arkistoitu Viitattu 19.9.2020. (englanniksi)
  5. ↑ AMD Releases x86-64™ Architectural Specification; Enables Market Driven Migration to 64-Bit Computing amd.com. 10.8.2000. Arkistoitu Viitattu 19.9.2020. (englanniksi)
  6. ↑ https://www.custompc.com/intel/pentium-4
  7. ↑ https://www.informit.com/articles/article.aspx?p=366538
  8. ↑ https://www.informit.com/articles/article.aspx?p=366538
  9. ↑ AMD plays antitrust poker for Intel's X86 licence 3.2.2009. Incisive Media Limited. Arkistoitu 28.2.2009. Viitattu 26.2.2009.
  10. ↑ Patent Cross License Agreement Between AMD and Intel contracts.corporate.findlaw.com. 1.1.2001. Arkistoitu June 21, 2007. Viitattu 23.8.2009.
  11. ↑ AMD Intel Settlement Agreement sec.gov.
  12. ↑ Stephen Shankland and Jonathan E. Skillings: Intel to pay AMD $1.25 billion in antitrust settlement 12.11.2009. CNET. Arkistoitu 8.11.2012. Viitattu 24.4.2012.
  13. ↑ a b c d e Porting Linux to x86-64 (PDF) SuSE Labs. Viitattu 12.1.2017. (englanniksi) 
  14. ↑ AMD, Intel put antivirus tech into chips zdnet.com. 8.1.2004. Viitattu 19.9.2020. (englanniksi)
  15. ↑ Data Execution Prevention (PDF) h10032.www1.hp.com. Viitattu 19.9.2020. (englanniksi)
  16. ↑ x86 NX support lwn.net. 2.6.2004. Viitattu 20.9.2020. (englanniksi)
  17. ↑ AMD64 Technology AMD64 Architecture Programmer’s Manual Volume 2: System Programming AMD. Arkistoitu 3.3.2016. Viitattu 12.1.2017.
  18. ↑ System V Application Binary Interface (PDF) refspecs.linuxbase.org. 2.7.2012. Viitattu 20.9.2020. (englanniksi) 
  19. ↑ https://walbourn.github.io/directxmath-sse-sse2-and-arm-neon/
  20. ↑ https://www.phoronix.com/news/RedHat-RHEL10-x86-64-v3-Explore

Aiheesta muualla

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=AMD64&oldid=22231850”