x86-64 (x64): 64-битова архитектура, съвместими процесори и производители

Научете всичко за x86-64 (x64): 64‑битова архитектура, съвместимост с x86, ключови производители (AMD, Intel, VIA) и приложение в гейминг конзоли.

x86-64 е общото наименование на серия 64‑битови процесори и свързаната с тях архитектура на набора от инструкции. Тази архитектура разширява традиционното x86 (32‑битово) семейство, като добавя 64‑битови регистри, по‑голямо адресно пространство и други подобрения, като същевременно запазва обратно съвместимост с по‑стария софтуер и инструкции x86.

Производители и търговски имена

Основните производители са AMD и Intel. AMD първа предложи тази 64‑битова разширена архитектура под името AMD64 (първите комерсиални продукти – Opteron и Athlon 64 – се появяват през началото на 2000‑те). Intel впоследствие въведе съвместима реализация, първоначално известна като EM64T, а по‑късно като Intel64. Игровите конзоли, като Microsoft Xbox One и Sony PlayStation 4, използват като основни процесори собствени полунастроени APU, базирани на AMD64. VIA също поддържа архитектурата с процесори VIA Nano, които често се означават като VIA x86‑64.

Често използвани названия

x64 е кратко и широко разпространено наименование за 64‑битови системи, базирани на x86‑64 процесори. Потребителите и документацията често използват x64, за да означат както 64‑битовите процесори, така и съответните операционни системи и приложения.

Ключови характеристики

• 64‑битови общи регистри (RAX, RBX, RCX, RDX и допълнителни R8–R15), което подобрява производителността при числови и системни операции.
• По‑голямо виртуално и физическо адресно пространство: много реализации предлагат адресна ширина, значително по‑голяма от 32‑битовите 4 GB, което позволява използване на големи количества RAM.
• Режими на работа: архитектурата има т.нар. long mode (за 64‑битов код) и compatibility/legacy режими, които позволяват изпълнение на 32‑ и 16‑битов софтуер при налична съвместимост на ОС и хардуер.
• Поддръжка и разширения: x86‑64 поддържа съвременни SIMD разширения (SSE, AVX и т.н.), които допълнително ускоряват мултимедия, криптография и изчисления с плаваща запетая.

Съвместимост и софтуер

Едно от големите предимства на x86‑64 е обратната съвместимост със съществуващ 32‑битов и (в много случаи) 16‑битов код. За да стартират 64‑битови приложения, е необходима 64‑битова операционна система; обаче много 64‑битови ОС позволяват изпълнение на 32‑битови приложения чрез слоеве за съвместимост (например WoW64 на Windows или multi‑lib решенията в Linux). Някои приложения обаче не печелят значително от 64‑битовостта и могат да използват повече памет поради по‑големите указатели.

Предимства и недостатъци

• Предимства: по‑голямо адресно пространство, повече регистри и потенциал за по‑висока производителност при много задачи; по‑добра подкрепа за съвременни изчислителни разширения.
• Недостатъци: по‑големи разходи за памет заради 64‑битови указатели/структури, възможна несъвместимост със стар хардуер или драйвери, и в някои сценарии – липса на реална полза за крайния софтуер.

История и развитие

Архитектурата x86‑64 е проектирана като еволюция на x86, за да разреши ограниченията на 32‑битовите адреси и регистри. AMD предлагана първоначалната спецификация (AMD64), след което Intel и други производители внедряват съвместими реализации. С течение на времето и двата основни производителя добавиха допълнителни инструкции и оптимизации, а модерните процесори поддържат широк набор от хардуерни функции и големи адресни пространства.

Заключение

x86‑64 (или x64, AMD64, Intel64 и т.н.) е днешният стандарт за повечето настолни, сървърни и много мобилни/вградени системи, предлагащ баланс между съвместимост със съществуващия софтуер и възможности за модерни изчисления. Изборът между 32‑ и 64‑битови версии на софтуера зависи от нуждите за памет, съвместимост и производителност.

Търсене по буква