64位計算

8位處理器、16位處理器、32位處理器和64位處理器，其計數都是8的倍數。它表示一個時鐘週期裏，處理器處理的二進制代碼數。“0”和“1”就是二進制代碼，線路上有電信號，則計做1,沒有電信號則為0。8位機有8條線路，每個時鐘週期有8個電信號，組成一個字節。所以，隨8位處理器上升至64位處理器，每個時鐘週期傳送1個字節到8個字節，關聯到時鐘速度提高到若干個千兆赫之後，處理器處理信息的能力越來越大。

X86結構在32位尋址時最大空間只能是4GB，在很多大型數據庫、數字內容的創建、視頻內容的創建還有如CAD/CAM等需要將現實世界建模運算的軟件都需要大量的內存容量，此外還有安全加密的需要則使得處理的數據成倍增長。在石油勘探、天氣預測等需要大量數據運算的應用環境中，更是需要平台為運算提供更為充裕的內存容量。64位平台的尋址能力達到了180億GB，這在未來很長一段時間內都可以解決高端應用中存儲器尋址的瓶頸

這裏的64位技術是相對於32位而言的，這個位數指的是CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的數據寬度為64位，64位指令集就是運行64位數據的指令，也就是説處理器一次可以運行64bit數據。64bit處理器並非才有的，在高端的RISC（Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集計算機）很早就有64bit處理器了，比如SUN公司的UltraSparc Ⅲ、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。

可以進行更大範圍的整數運算；可以支持更大的內存。不能因為數字上的變化，而簡單的認為64bit處理器的性能是32bit處理器性能的兩倍。實際上在32bit應用下，32bit處理器的性能甚至會更強，即使是64bit處理器，情況下也是在32bit應用下性能更強。所以要認清64bit處理器的優勢，但不可迷信64bit。

要實現真正意義上的64位計算，光有64位的處理器是不行的，還必須得有64位的操作系統以及64位的應用軟件才行，三者缺一不可，缺少其中任何一種要素都是無法實現64位計算的。在64位處理器方面，Intel和AMD兩大處理器廠商都發布了多個系列多種規格的64位處理器。

主流CPU使用的64位技術主要有AMD公司的AMD64位技術、Intel公司的EM64T技術、和Intel公司的IA-64技術。其中IA-64是Intel獨立開發，不兼容傳統的32位計算機，僅用於Itanium（安騰）以及後續產品Itanium 2，一般用户不會涉及到，因此這裏僅對AMD64位技術和Intel的EM64T技術做一下簡單介紹。

AMD64的位技術是在原始32位X86指令集的基礎上加入了X86-64擴展64位X86指令集，使這款芯片在硬件上兼容原來的32位X86軟件，並同時支持X86-64的擴展64位計算，使得這款芯片成為真正的64位X86芯片。這是一個真正的64位的標準，X86-64具有64位的尋址能力。

X86-64新增的幾組CPU寄存器將提供更快的執行效率。寄存器是CPU內部用來創建和儲存CPU運算結果和其它運算結果的地方。標準的32-bit x86架構包括8個通用寄存器（GPR），AMD在X86-64中又增加了8組（R8-R9），將寄存器的數目提高到了16組。X86-64寄存器默認位64-bit。還增加了8組128-bit XMM寄存器（也叫SSE寄存器，XMM8-XMM15），將能給單指令多數據流技術（SIMD）運算提供更多的空間，這些128位的寄存器將提供在矢量和標量計算模式下進行128位雙精度處理，為3D建模、矢量分析和虛擬現實的實現提供了硬件基礎。通過提供了更多的寄存器，按照X86-64標準生產的CPU可以更有效的處理數據，可以在一個時鐘週期中傳輸更多的信息。

Intel官方是給EM64T這樣定義的：EM64T全稱Extended Memory 64 Technology，即擴展64bit內存技術。EM64T是Intel IA-32架構的擴展，即IA-32e（Intel Architectur-32 extension）。IA-32處理器通過附加EM64T技術，便可在兼容IA-32軟件的情況下，允許軟件利用更多的內存地址空間，並且允許軟件進行32 bit線性地址寫入。EM64T特別強調的是對32 bit和64 bit的兼容性。Intel為新核心增加了8個64 bit GPRs（R8-R15），並且把原有GRPs全部擴展為64 bit，如前文所述這樣可以提高整數運算能力。增加8個128bit SSE寄存器（XMM8-XMM15），是為了增強多媒體性能，包括對SSE、SSE2和SSE3的支持。

Intel為支持EM64T技術的處理器設計了兩大模式：傳統IA-32模式（legacy IA-32 mode）和IA-32e擴展模式（IA-32e mode）。在支持EM64T技術的處理器內有一個稱之為擴展功能激活寄存器（extended feature enable register，IA32_EFER）的部件，其中的Bit10控制着EM64T是否激活。Bit10被稱作IA-32e模式有效（IA-32e mode active）或長模式有效（long mode active，LMA）。當LMA=0時，處理器便作為一顆標準的32 bit（IA32）處理器運行在傳統IA-32模式；當LMA=1時，EM64T便被激活，處理器會運行在IA-32e擴展模式下。

AMD方面支持64位技術的CPU有Athlon 64系列、Athlon FX系列和Opteron系列。Intel方面支持64位技術的CPU有使用Nocona核心的Xeon系列、使用Prescott 2M核心的Pentium 4 6系列和使用Prescott 2M核心的P4 EE系列。