EM64T

EM64T本質上和AMD64一樣都是IA-32的增強版本，Xeon藉助於EM64T可實現高達1TB（40bit）的物理內存尋址和256TB（48bit）的虛擬內存尋址，並且良好地支持現有32位x86代碼的執行，這一點跟AMD64無異，同時也是Intel開發EM64T的出發點—讓現有的x86指令集能夠執行64位代碼，而繼續保持對32位代碼的良好兼容。但由於多方面的限制，無論是EM64T還是AMD64均只能實現比32位指令集更大內存空間的尋址，而無法真正做到純64位指令集的1PB（50bit）和16EB（64bit）的物理內存和虛擬內存尋址（IA-64就能做到這一點），其關鍵在於EM64T和AMD64本質上仍是基於32位的x86指令集，只是Intel和AMD分別採用不同的技術手段對x86指令集進行擴展，從而實現對64位的支持。

和AMD64一樣，EM64T由於要在同時運行32位和64位程序，因此會針對不同的需要運行於不同的操作模式，同時其引入的多種操作模式之間的切換較為成功地解決了32位程序在64位操作系統下的運行效率問題，當中包括了傳統模式、兼容模式和純64位模式。

這種模式是為了令64位Xeon能沒有障礙地執行現有的32位和16位程序而設計的，實際上就是32位x86時代的IA-32模式，此時現有x86程序無需作任何的改變，和我們目前使用着的32位環境一模一樣。因為Nacona Xeon的核心仍然是沿着32位設計的，所以這個模式只是把所有為64位計算而新增的運算機制都屏蔽起來。

兼容模式允許64位操作系統（如Windows XP x64 Edition）良好地運行基於32位和16位代碼的程序，此時32位程序無需重編譯即可以保護模式運行，而16位程序則要依賴於操作系統和驅動程序是否支持保護模式，情況類似於32位環境下的IA-32虛擬實模式。和傳統模式相同，兼容模式允許程序利用物理內存擴展實現64GB的物理內存尋址，但這並非純64位模式的準64位尋址。

此模式是三種模式當中最為高效的，同時可充分發揮EM64T的威力，但這種模式需要純64位環境的支持，包括64位操作系統和64位應用程序。在64位操作系統和相應驅動程序的支持下，系統和應用程序能夠訪問EM64T所支持最大容量的擴展內存，這時Xeon平台的性能可得到最充分的發揮，當然運行於此模式下的程序需要修改其微代碼以便支持64位指令操作。

可以預見，在未來的一段時間裏，在64位操作系統下我們最常用的是兼容模式，因為現存的大量32位應用程序不可能在短期內為x86-64指令集而重新開發，為了保證現有的32位程序能夠繼續在Xeon平台上順利執行，EM64T提供了一種出色的解決方案。而對於傳統的32位操作系統和應用程序，Xeon平台當然可以百分百地相容運行，本來EM64T就是擴展的32位x86指令集，兼容32位程序是件很自然的事。

EM64T在64位的實現方式上跟AMD64指令集有很多相似之處，但在關鍵的地方兩者還是有很大差別，而Intel追加的大多數64位指令與AMD64指令集相兼容，因此Microsoft就不用為兩家公司的64位處理器開發各自的64位操作系統。目前Microsoft推出的Windows XP x64 Edition操作系統（Beta）可同時支持EM64T和AMD64，能夠兼容幾乎所有的32位應用程序和大部分新增64位應用程序。

X86-64 （AMD64 / EM64T）

AMD公司設計，可以在同一時間內處理64位的整數運算，併兼容於X86-32架構。其中支持64位邏輯定址，同時提供轉換為32位定址選項；但數據操作指令默認為32位和8位，提供轉換成64位和16位的選項；支持常規用途寄存器，如果是32位運算操作，就要將結果擴展成完整的64位。這樣，指令中有“直接執行”和“轉換執行”的區別，其指令字段是8位或32位，可以避免字段過長。

x86-64（AMD64）的產生也並非空穴來風，x86處理器的32bit尋址空間限制在4GB內存，而IA-64的處理器又不能兼容x86。AMD充分考慮顧客的需求，加強x86指令集的功能，使這套指令集可同時支持64位的運算模式，因此AMD把它們的結構稱之為x86-64。在技術上AMD在x86-64架構中為了進行64位運算，AMD為其引入了新增了R8-R15通用寄存器作為原有X86處理器寄存器的擴充，而在32位環境下並不完全使用到這些寄存器。原來的寄存器諸如EAX、EBX也由32位擴張至64位。在SSE單元中新加入了8個新寄存器以提供對SSE2的支持。寄存器數量的增加將帶來性能的提升。與此同時，為了同時支持32和64位代碼及寄存器，x86-64架構允許處理器工作在以下兩種模式：Long Mode(長模式)和Legacy Mode(傳統模式)，Long模式又分為兩種子模式(64bit模式和Compatibility mode兼容模式)。該標準已經被引進在AMD服務器處理器中的Opteron處理器。

英特爾也推出了支持64位的EM64T技術，在還沒被正式命為EM64T之前是IA32E，這是英特爾64位擴展技術的名字,用來區別X86指令集。Intel的EM64T支持64位sub-mode，和AMD的X86-64技術類似，採用64位的線性平面尋址，加入8個新的通用寄存器（GPRs），還增加8個寄存器支持SSE指令。與AMD相類似，Intel的64位技術將兼容IA32和IA32E，只有在運行64位操作系統下的時候，才將會採用IA32E。IA32E將由2個sub-mode組成：64位sub-mode和32位sub-mode，同AMD64一樣是向下兼容的。Intel的EM64T將完全兼容AMD的X86-64技術。現在Nocona處理器已經加入了一些64位技術，Intel的Pentium 4E處理器也支持64位技術。

應該説，這兩者都是兼容x86指令集的64位微處理器架構，但EM64T與AMD64還是有一些不一樣的地方，AMD64處理器中的NX位在Intel的處理器中將沒有提供。