43. Особенности архитектуры процессоров x86-64

процессор, построенный на основе х86-64, может безо всяких проблем исполнять существующие 32-битные приложения, Причем, эти приложения могут выполняться без каких бы то ни было потерь в производительности. Существующие в х86 регистры общего назначения расширены с 32 до 64 бит и к ним добавлены еще 8 новых 64 разрядных регистров.

В 64-битном режиме обеспечивается поддержка:

- 64-битных виртуальных адресов;

- 8 новых и расширенных 64-битных регистров общего назначения;

- 64-битного указателя инструкций RIP;

- сплошного адресного пространства с единым пространством для инструкций, данных и стека.

- 64-битных арифметических и логических операций над целыми числами.

AMD64

архитектура AMD64 предполагает поддержку процессорами 2-х режимов: Long Mode («длинный» режим), имеющего два подрежима – 64-битный режим и Compatibility mode (режим совместимости), и Legacy Mode (наследственный режим). Что они собой представляют, можно понять из табл. 2.2.

Итак, в 64-битном режиме обеспечивается поддержка:

• 64-битных виртуальных адресов;

• 8 новых и расширенных 64-битных регистров общего назначения;

• 64-битного указателя инструкций RIP;

• сплошного адресного пространства с единым пространством для инструкций, данных и стека.

• 64-битных арифметических и логических операций над целыми числами.

Данный режим снимает ограничение в размерности адресного пространства оперативной памяти, которое в современных     32-разрядных х86 системах составляет 232 = 4 Гбайт.

Для адресации новых регистров в команды введены так называемые «префиксы расширения регистра», кодирование которых осуществляется кодами, использующимися для команд INC <регистр> и DEC <регистр> в 32- и 16-битных режимах. Команды INC и DEC в 64-битном режиме должны кодироваться в более общей, двухбайтовой форме.

Intel 64

Архитектура Intel 64 (технология EM64T) в сочетании с соответствующим программным обеспечением поддерживает работу 64-разрядных приложений на серверах, рабочих станциях, настольных ПК и ноутбуках. Она, как и х86-64 от AMD, реализует 64-разрядное расширение регистров, те же режимы работы процессора, ту же программную совместимость с 16- и 32-битными приложениями, а главное – эта технология расширяет адресное пространство виртуальной и физической памяти.

Архитектура Intel 64 поддерживает следующие возможности:

• 64-разрядное сплошное пространство виртуальных адресов;

• 64-разрядные указатели;

• 64-разрядные регистры общего назначения;

• 64-разрядная поддержка вычислений с целыми числами;

• до 1 Тбайт адресного пространства платформы.

• 44. Обобщенный формат команд x86

• Базовый набор команд обеспечивает выполнение операций над операндами, которые находятся в регистре, памяти или непосредственно в команде. В набор входят безадресные, одно-, двух- и трехадресные команды. Процессор реализует следующие типы двухадресных команд: регистр – регистр; память – регистр; непосредственный операнд – регистр; регистр – память; память – память; непосредственный операнд – память.

• Операнды могут содержать 8, 16 или 32 разряда. Для реализации различных типов команд определены форматы, задающие порядок размещения информации о выполняемой операции и способах выбора операндов. Обобщенный вид формата команды допускает наличие следующих полей: кода операции (1 или 2 байта); байтов адресации (0, 1 или 2 байта); байтов смещения (0, 1, 2 или 4 байта); байтов непосредственных данных — операндов (0, 1, 2 или 4 байта).

• Команды содержат от 1 до 12 байт. В среднем длина команды составляет 4 – 5 байт.

• Назначение основных полей  кода команды:

• Код операции определяет тип выполняемой операции. В некоторых командах в первом байте содержится бит, задающий разрядность операндов.

• В ряде команд первый байт КОП содержит поля reg или sreg, определяющие адрес используемых регистров. Трехбитовое поле reg задает выбираемый регистр в соответствии с разрядностью обрабатываемых операндов. Поле sreg (двух или трехбитовое) определяет адрес сегментных регистров. Байт адресации MОD R/M содержит три поля. Поля MОD и R/M задают адрес одного из операндов, который может храниться в регистре или ячейке памяти. Кодировка этих полей определяет выбираемый способ адресации.