cpu 64位cpu与32位cpu区别

cpu 64位cpu与32位cpu区别 CPU 64位CPU与32位CPU区别: 2007-03-09 19:58 64位CPU与32位CPU区别: 64位的CPU，相比较32位的CPU来说，64位CPU最为明显的变化就是增加了8个64位的通用寄存器，内存寻址能力提高到64位，以及寄存器和指令指针升级到64位等。 所谓32位处理器就是一次只能处理32位，也就是4个字节的数据，而64位处理器一次就能处理64位，即8个字节的数据。如果我们将总长128位的指令分别按照16位、32位、64位为单位进行编辑的话:旧的16位处理器，比如 Intel 80286 CPU需要8个指令，32位的处理器需要4个指令，而64位处理器则只要两个指令，显然，在工作频率相同的情况下，64位处理器的处理速度会比16位、 32位的更快。而且除了运算能力之外，与32位处理器相比，64位处理器的优势还体现在系统对内存的控制上。由于地址使用的是特殊的整数，而64位处理器的一个ALU(算术逻辑运算器)和寄存器可以处理更大的整数，也就是更大的地址。传统32位处理器的寻址空间最大为4GB，使得很多需要大容量内存的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘，形成了运行效率的瓶颈。而64位的处理器在理论上则可以达到1800万个TB，1TB等于1024GB，1GB等于 1024MB，所以64位的处理器能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象，速度快人一等，对于那些要求多处理器可扩展性、更大的可寻址内存、视频/ 音频/三维处理或较高计算准确性的应用程序而言，AMD 64处理器可提供卓越的性能。 当然64位的CPU要发威强的性能还要有相应的64位软件!而现在的软件都以32位CPU而编程的.所以.现在64位比32位CPU没有多大的性能提高啊! amd和intel的差别 CPU的处理性能不应该去看主频，而INTEL正是基于相当相当一部分人对CPU的不了解，采用了加长管 线的做法来提高频率，从而误导了相当一部分的人盲目购买。CPU的处理能力简单地说可以看成:实际 处理能力=主频*执行效率，就拿P4E来说他的主频快是建立在使用了更长的管线基础之上的，而主频 只与每级管线的执行速度有关与执行效率无关，加长管线的好处在与每级管线的执行速度较快，但是管 线越长(级数越多)执行效率越低下，AMD的PR值可能会搞得大家一头雾水，但是却客观划分了与其 对手想对应的处理器的能力。为什么实际频率只有1.8G的AMD 2500+处理器运行速度比实际频率 2.4G的P4-2.4B还快,为什么采用0.13微米制程的Tulatin核心的处理器最高只能做到1.4G，反而采用 0.18微米制程的Willamette核心的处理器却能轻松做到2G,下面我们就来分析一下到底是什么原因导 致以上两种“怪圈”的存在。 每块CPU中都有“执行管道流水线”的存在(以下简称“管线”)，管线对于CPU的关系就类似汽车组 装线与汽车之间的关系。CPU的管线并不是物理意义上供数据输入输出的的管路或通道，它是为了执行 指令而归纳出的“下一步需要做的事情”。每一个指令的执行都必须经过相同的步骤，我们把这样的步 骤称作“级”。管线中的“级”的任务包括分支下一步要执行的指令、分支数据的运算结果、分支结果 的存储位置、执行运算等等„„ 最基础的CPU管线可以被分为5级: 1、取指令 2、译解指令 3、演 算出*作数 4、执行指令 5、存储到高速缓存 你可能会发现以上所说的5级的每一级的描述都非常的 概括，同时如果增加一些特殊的级的话，管线将会有所延长: 1、取指令1 2、取指令2 3、译解指令1 4、译解指令2 5、演算出*作数 6、分派*作 7、确定时 8、执行指令 9、存储到高速缓存1 10、存 储到高速缓存2 无论是最基本的管线还是延长后的管线都是必须完成同样的任务:接受指令，输出运算 结果。两者之间的不同是:前者只有5级，其每一级要比后者10级中的每一级处理更多的工作。如果除 此以外的其它细节都完全相同的话，那么你一定希望采用第一种情况的“5级”管线，原因很简单:数 据填充5级要比填充10级容易的多。而且如果处理器的管线不是始终充满数据的话，那么将会损失宝贵 的执行效率——这将意味着CPU的执行效率会在某种程度上大打折扣。 那么CPU管线的长短有什么不同呢,——其关键在于管线长度并不是简单的重复，可以说它把原来的每 一级的工作细化，从而让每一级的工作更加简单，因此在“10级”模式下完成每一级工作的时间要明 显的快于“5级”模式。最慢的(也是最复杂)的“级”结构决定了整个管线中的每个“级”的速度— —请牢牢记住这一点～ 我们假设上述第一种管线模式每一级需要1个时钟周期来执行，最慢可以在1ns 内完成的话，那么基于这种管线结构的处理器的主频可以达到1GHz(1/1ns = 1GHz)。现在的情况 是CPU内的管线级数越来越多，为此必须明显的缩短时钟周期来提供等于或者高于较短管线处理器的性 能。好在，较长管线中每个时钟周期内所做的工作减少了，因此即使处理器频率提升了，但每个时钟周 期缩短了，每个“级”所用的时间也就相应的减少了，从而可以让CPU运行在更高的频率上了。 如果采用上述的第二种管线模式，可以把处理器主频提升到2GHz，那么我们应该可以得到相当于原来 的处理器2倍的性能——如果管线一直保持满载的话。但事实并非如此，任何CPU内部的管线在预读取 的时候总会有出错的情况存在，一旦出错了就必须把这条指令从第一级管线开始重新执行，稍微计算一 下就可以得出结论:如果一块拥有5级管线的CPU在执行一条指令的时候，当执行到第4级时出错，那 么从第一级管线开始重新执行这条指令的速度，要比一块拥有10级管线的CPU在第8级管线出错时重新 执行要快的多，也就是说我们根本无法充分的利用CPU的全部资源，那么我们为什么还需要更高主频的 CPU呢,, 回溯到几年以前，让我们看看当时1.4GHz和1.5GHz的奔腾四处理器刚刚问世之初的情况:当时Intel公 司将原奔腾三处理器的10级管线增加到了奔腾四的20级，管线长度一下提升了100,。最初上市的 1.5GHz奔腾四处理器曾经举步维艰，超长的管线带来的负面影响是由于预读取指令的出错从而造成的 执行效率严重低下，甚至根本无法同1GHz主频的奔腾三处理器相对垒，但明显的优势就是大幅度的提 升了主频，因为20级管线同10级管线相比，每级管线的执行时间缩短了，虽然执行效率降低了，但处 理器的主频是根据每级管线的执行时间而定的，跟执行效率没有关系，这也就是为什么采用0.18微米 制程的Willamette核心的奔腾四处理器能把主频轻松做到2G的奥秘～ 固然，更精湛的制造工艺也能对 提升处理器的主频起到作用，当奔腾四换用0.13微米制造工艺的Northwood 核心后，主频的优势才大 幅度体现出来，一直冲到了3.4G，长管线的CPU只有在高主频的情况下才能充分发挥优势——用很的 频率、很短的时钟周期来弥补它在预读取指令出错时重新执行指令所浪费的时间。 但是，拥有20级管 线、采用0.13微米制程的Northwood核心的奔腾四处理器的理论频率极限是3.5G，那怎么办呢,Intel 总是会采用“加长管线”这种屡试不爽的主频提升办法——新出来的采用Prescott核心的奔腾四处理器 (俗称P4-E)，居然采用了31级管线，通过上述介绍，很明显我们能得出Prescott核心的奔四处理器 在一个时钟周期的处理效率上会比采用Northwood核心的奔四处理器慢上一大截，也就是说起初的P4- E并不比P4-C的快，虽然P4-E拥有了更大的二级缓存，但在同频率下，P4-E绝对不是P4-C的对手，只 有当P4-E的主频提升到了5G以上，才有可能跟P4-3.4C的CPU对垒，著名的CPU效能测试软件SuperPi 就能反应出这一差距来:P4-3.4E的处理器，运算Pi值小数点后100万位需要47秒，这仅相当于P4- 2.4C的成绩，而P4-3.4C运算只需要31秒，把同频率下的P4-3.4E远远的甩在了后面～～ AMD 2500+ 处理器，采用了10级管线，只有1.8G的主频却能匹敌2.4G的P4;苹果电脑的G4处理器，更是采用了7 级管线，只有1.2G的主频却能匹敌2.8C的P4，这些都要归功于更短的管线所带来的更高的执行效率， 跟它们相比，执行效率方面Intel输在了管线长度上，但主频提升方面Intel又赢在了管线长度上，因为 相对于“管线”这个较专业的问题，大多数消费者还是陌生的，人们只知道“处理器的主频越高速度就 越快”这个片面的、错误的、荒谬的理论～～这就是Intel的精明之处～～～ 没什么差别啊,主要就是接口不一样,先在AMD又的cpu比intel的还要快 总体来说,INTEL要好于AMD.尤其是移动处理器. 自从AMD的Athlon XP处理器问世，以极高的性价比和强悍的超频能力使许多受尽INTEL霸权主义欺负的朋友们得以解脱，INTEL终于低下了它高贵的头颅。 INTEL处理器的频率和前端总线频率一直跑在AMD的前面，同时导致了一个发热量过大的问题，颠覆了以往人们对AMD处理器的温度要比INTEL的高的观念。AMD走的则是高性能路线，高频率如今已经不是高性能的代名词了。而且从462接口的所有AMD处理器来看，它的发热量要比PRESCOTT核心的INTEL处理器低上许多，这也就是说，AMD处理器更具备超频潜力，而且价格更低廉。 可是这种现象又不能一概而论。从目前的低端CPU的竞争来看，INTEL的赛扬D无疑在性能上要高出AMD的Sempron处理器，赛扬D在价格上基本与同性能的闪龙平齐。两者差距表现在前端总线的差异，一个是533MHZ，一个是333，虽然754的闪龙可以达到800MHZ，但价格上要高出太多，这个价格可以买一块ATHLON 64 754针的U了。AMD用PR值来标记CPU的综合性能，但在实际测试当中还是略逊于INTEL的CPU性能。所以PR值标记是否准确实在难以下定论。不过从目前情况来看，赛扬D与闪龙在低端市场上已经超过了闪龙，这也是意料之中的事情，想要夺回低端市场闪龙除非只有降价了。 AMD的64位处理器出现给AMD FANS们打了一针强心剂，的确，在使用过程中，发现无论从温度，性能还是超频能力上它的表现都十分优异。但这些都无法真正说明AMD的CPU究竟是否要比INTEL的好，因为还没等欢呼声下去，INTEL也就推出了64位处理器，并且将要在双核心处理器上大有作为。而且在目前32位系统平台上，根本无法准确得出谁的64位处理 器性能更好。所以一切只能交给未来去验证。 其实从以上这些可以看出，INTEL和AMD在市场规划上各有千秋，但市场证明一切，他们将在以后的日子里产品规划方式更加趋于完善更加接近，就如同目前的显卡之争。我们不希望AMD倒下去，如同我们一样不会看着INTEL倒下去一样，谁敢说当AMD取得了最后的胜利不会变成第二个INTEL呢,我们要看到的是他们互相追赶，互相竞争，这样我们的世界才会变得更丰富，更精彩，最终受益的是我们这些用户。 第1页:AMD CPU的独门秘术 - HyperTransport总线 AMD，这个成立于1969年、总部位于美国加利福尼亚州桑尼维尔的处理器厂商，经过多年不懈地与英特尔的抗争，终于小有成就了—凭借此前的AthlonXP及目前K8处理器，AMD这个品牌旗下的处理器产品已经成为了不少消费者心中的“最爱”。 然而你对他目前的处理器产品线又了解多少呢,今天，我们在这里就对各系列的产品进行详细介绍，希望可以对大家有所帮助。 任何一家企业，如果没有自己的核心技术，那么要想在竞争激烈的市场中处于为败之地几乎是不可能的。AMD当然深谙此理，其产品正是不断技术创新中来获取我们的“心”„„ ? HyperTransport总线 HyperTransport是AMD为K8平台专门设计的高速串行总线。它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”(Lightning Data Transport，闪电数据传输)。2001年7月，这项技术正式推出，AMD同时将它更名为HyperTransport。随后，Broadcom、Cisco、Sun、NVIDIA、ALi、ATI、Apple、Transmeta等许多企业均决定采用这项新型总线技术，而AMD也借此组建HyperTransport开放联盟，从而将HyperTransport推向产业界。 在基础原理上，HyperTransport与目前的PCI Express非常相似，都是采用点对点的单双工传输线路，引入抗干扰能力强的LVDS信号技术，命令信号、地址信号和数据信号共享一个数据路径，支持DDR双沿触发技术等等，但两者在用途上截然不同—PCI Express作为计算机的系统总线，而HyperTransport则被设计为两枚芯片间的连接，连接对象可以是处理器与处理器、处理器与芯片组、芯片组的南北桥、路由器控制芯片等等，属于计算机系统的内部总线范畴。 第一代HyperTransport的工作频率在200MHz—800MHz范围，并允许以100MHz为幅度作步进调节。因采用DDR技术，HyperTransport的实际数据激发频率为400MHz—1.6GHz，最基本的2bit模式可提供100MB/s—400MB/s的传输带宽。不过，HyperTransport可支持2、4、8、16和32bit等五种通道模式，在400MHz下，双向4bit模式的总线带宽为0.8GB/sec，双向8bit模式的总线带宽为1.6GB/sec;800MHz下，双向8bit模式的总线带宽为3.2GB/sec，双向16bit模式的总线带宽为6.4GB/sec，双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/sec，远远高于当时任何一种总线技术。 2004年2月，HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 2.0规格，由于采用了Dual-data技术，使频率成功提升到了1.0GHz、 1.2GHz和1.4GHz，双向16bit模式的总线带宽提升到了8.0GB/sec、9.6GB/sec和11.2GB/sec。Intel 915G架构前端总线在6.4GB/sec。 目前AMD的S939 Athlon64处理器都已经支持1Ghz Hyper-Transport总线，而最新的K8芯片组也对双工16Bit的1GHz Hyper-Transport提供了支持，令处理器与北桥芯片的传输率达到8GB/s。 第2页:AMD CPU的独门秘术 - 64位技术 ? AMD 64技术 AMD公司于2003年4月22日推出了第一款AMD64 处理器—即用于服务器和工作站的AMD Opteron处理器。于2003年9月23日推出AMD速龙64处理器—这是用于基于Windows的台式电脑和移动PC机的第豢詈臀ㄒ灰豢?4位处理器。 AMD64技术采用类似于从80286升级在80386的平滑升级方式:一方面可以增加寻址位宽，另一方面又具备向下兼容，这样可以在让64bit处理器运行在32bit应用环境下,而且64位计算技术可使*作系统和软件处理更多数据并访问极大量的内存。 在AMD64架构中，AMD在x86架构基础上将通用寄存器和SIMD寄存器的数量增加了1倍:其中新增了8个通用寄存器以及8个SIMD寄存器作为原有x86处理器寄存器的扩充。这些通用寄存器都工作在64位模式下，经过64位编码的程序就可以使用到它们，在32位环境下并不完全使用到这些寄存器，同时AMD也将原有的EAX等寄存器扩展至64位的RAX，这样可以增强通用寄存器对字节的*作能力。 与此同时，为了同时支持32位和64位代码及寄存器，x86-64架构允许处理器工作在以下两种模式:Long Mode长模式和Legacy Mode传统模式，Long模式又分为两种子模式:64位模式和Compatibility Mode兼容模式。目前支持AMD 64的*作系统包括Linux、FreeBSD还有Windows XP 64Bit Edition。 Intel在经过一番变革之后，也推出了类似的x86-64扩展指令集EM64T，从技术架构上有抄袭AMD64之疑～ 第3页:AMD CPU的独门秘术 - Cool‘n’Quiet技术 ? Cool‘n’Quiet技术 Athlon64系列的另一个关键特性是AMD特有的Cool‘n’Quiet技术，这是一种智能温控技术，可以在CPU没有满负荷运行的时候降低处理器频率以及散热风扇的速度，以此来降低系统的功耗和风扇的噪音。 类似于移动版Athlon 64所采用的PowerNow!技术，它可自动调节处理器的工作频率，并搭配测温器件，自动调速散热器达到降温静音效果。可以这样认为，Athlon 64的CnQ技术几乎可以与Intel PentiumM中所使用的SpeedStep技术和Transmeta Crusoe中的LongRun技术相媲美。目前除了32位闪龙外，目前S754、S939的Athlon64、64位闪龙处理器都支持此功能。 当然Intel也在基于Prescott核心的处理器中入引入了Thermal Control Circuit温控技术，效果相对于Cool‘n’Quiet技术要更胜一筹。不同于Cool‘n’Quiet，Thermal Control Circuit热量控制电路拥有两套热敏二极管。 其中一套热敏二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统，这套装置象传统的内部温控技术一样通过关闭系统来保护CPU，不过只是在紧急情况才会自动关闭。第二套热敏二极放置在CPU内核温度最高的部位，几乎触及ALU单元，也做为热量控制电路的一个组成部分，温控效果更具动态性。 第4页:AMD CPU的独门秘术 - 整合内存控制器 ? 整合内存控制器 在K8的处理器架构中，将原本内建于北桥芯片的内存控制器部份，转移到处理器身上，这样一来内存的规格便建立在使用的处理器上，而不是决定在芯片组身上了～ 我们都知道，P4平台是目前唯一支持双通道DDR2内存架构的桌面平台，拥有的内存带宽已经比此前的双通道DDR要高许多，而Athlon 64平台目前能停留在双通道DDR400的水准。 但由于Athlon 64平台的内存控制器在CPU内部，内存延迟要远低于、运作效率要远优于P4平台，而且由于内存控制器将与CPU速度相同，因此内存带宽是随着内核频率提升同步提升的，这使得Athlon 64内存架构是按需配置的。 换句话说玩家在选购K8处理器时，除了运作频率的考虑外，也得考虑该处理器是支持何种的内存架构。这样的好处是可以缩短内存传输的时间来增些许的效能，缺点是一旦想更换处理器可能连同主机板也要一并换掉。 第5页:AMD CPU的独门秘术 - CPU硬件防毒技术 ? CPU硬件防毒技术 K8处理器还有一项绝技—NX bit防毒技术。相信很多用户还对冲击波病毒心有余悸，其实，像冲击波这种蠕虫病毒就都是靠缓冲区溢出问题兴风作浪的，而通过NX bit就可以有效地解决这个问题。 NX bit可以通过在转换物理地址和逻辑地址的页面编译台中添加NX位来实现NX。在CPU进行读指令*作时，将从实际地址读出数据，随后将使用页面编译台由逻辑地址转换为物理 地址。如果这个时候NX位生效，会引发数据错误。一般情况下，缓冲区溢出攻击会使内存中的缓冲区溢出，修改数据在堆栈中的返回地址。 一旦改写了返回地址，则堆栈中的数据在被CPU读入时就可能运行保存在任意位置的命令。通常由于溢出的数据中包括程序，因此可能会运行非法程序。因此，*作系统在确保堆栈及缓冲区的数据时，只需将该区域的NX位设置为开启(ON)的状态即可防止运行堆栈及缓冲区内的程序，其原理就是通过把程序代码与数据完全分开来防止病毒的执行。 英特尔也在它的“J”系列处理器中加入了类似功能，但其与AMD硬件防毒技术的实现原理是一样的。 第6页:AMD CPU的独门秘术 - 3DNow!、SSE、SSE2一样不少～ ? 3DNow!、SSE、SSE2一样不少～ 3DNOW～是AMD推出的指令集，主要中通过单指令多数据(SIMD)技术来提高CPU的浮点运算性能;它们都支持在一个时钟周期内同时对多个浮点数据进行处理;都有支持如像MPEG解码之类专用运算的多媒体指令。与Intel公司的MMX技术侧重于整数运算有所不同，3DNow!指令集主要针对三维建模、坐标变换 和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。 不过，由于受到Intel在商业上以及Pentium 3/4成功的影响，软件在支持SSE、SSE2、SSE3上比起3DNow!更为普遍。因此，虽然Intel是自己的冤家，AMD仍继续推出了增强版Enhanced 3DNow!，引入了SSE、SSE2、SSE3指令集的支持。其中目前基于Venice核心上的新Athlon 64处理器也是目前支持最多SIMD指令集的处理器，包3DNow!，SSE2和SSE3一样不少。从技术上来看，SSE3对于SEE2的改进非常有限，我们不应该期望SSE3指令集能为新Athlon 64带来大幅度的性能提升，而且性能提升也需要有软件支持为前提。 第12页:AMD全系列桌面处理器点评 - Athlon64 X2 ? Athlon64 X2 Athlon 64 X2是AMD的桌面双核心处理器，竞争对手是英特尔的Pentium D处理器。从架构上来看，Athlon 64 X2除了多个“芯”外与目前的Athlon 64并没有任何区别。Athlon 64 X2的大多数技术特征、功能与目前市售的Socket939 Athlon 64处理器是一样的，而且这些双核心处理器仍将使用1GHz HyperTransport总线与芯片组连接及支持双通道DDR内存技术。 目前Athlon 64 X2共有Toledo、于Manchester两个核心版本:其中Toledo核心就相当于是两个San Diego核心的Athlon 64处理器的集成，而Manchester自然就相当于两个Venice核心了，两者主要区别是L2缓存容量之一。AMD Athlon64 x2双核心处理器共推出五个型号，分别是3800+、4200+、4400+、4600+与4800+，这五款处理器除了在频率上有2.0Ghz与2.4Ghz的差异外，L2高速缓存也有1MB+1MB与2MB+2MB的差异。 AMD Athlon64 x2双核心处理器由AMD德国Feb 30晶圆厂生产，晶体管数目为154—233.2 million(视L2缓存容量而定)，采用90纳米SOI制程设计，除了具备x86-64Bit架构外，并具备了3D NOW! Pro、SEE、SEE2、SEE3指令集，并整合防毒与Cool”Qulet节电技术。 结语: 可以说，AMD目前的产品划分做的很好，从Socket 754的Sempron、Athlon 64，Socket 939的Athlon 64、Athlon 64 FX，再到双核心Athlon 64 X2，几乎每一个价格范围都有产品，这一方面说明了AMD市场运作的渐渐成熟，我们也期望AMD未来一路走好„„ 为什么AMD的CPU低主频却有高性能,,,, 客观评价一个CPU 的优劣可以从以下多方面去评判，主频只是其中的一个方面。 1.核心架构(为什么2.2GPentium-M要比2.2Gpentium 4性能不知高了多少倍，原因是pentium-m的核心架构好，同理，现在AMD K8 架构内部继承内存控制器，不需要传统的北桥芯片就能与内存进行数据的超传输) 2.制造工艺(90纳米制造工艺要比130纳米的好是因为90纳米在相同核心面积上可以集成更多的晶体管，发热量也更小，同时超频以后发热的幅度也要小得多) 3.主频 4.缓存(包括一级和二级，最主要是二级，现在三级缓存对性能的影响还不知道，有待观察。) 5.所支持的指令(AMD独有的3D NOW～3D NOW～+，对3D游戏的指令进行特殊的优化，从而能大大提高3D游戏的流畅程度，并且市面上绝大多数3D游戏都支持此指令,INTEL处理器内部不集成有此指令集。相反INTEL引以为豪的超线程H-T技术市面上绝大多数软件并不支持) 所以现在AMD主频低却能有和高频的PENTIUM 4相同的性能。