Поддержка amd64 em64t что это

64-битные x86 процессоры

Что нужно для работы 64-битных x86 приложений на моём ПК?
1)64-битный x86 процессор. На момент написания FAQ это были процессоры AMD с поддержкой технологии AMD64 и Intel c EM64T, соответственно. Конкретно речь идёт о AMD Opteron/Athlon64/Turion 64(мобильный аналог Athlon64)/Sempron 64/Phenom64. У Intel поддержка EM64T присутствует у процессоров Celeron D 3X1/3X6, Pentium4 5X1/5X6/6XX, Pentium D, Pentium XE (не Pentium4 XE!), всех Xeon DP с 800МГц с шиной и XeonMP c 667МГц шиной, а также у большинства будущих процессоров Intel за исключением Pentium M и Сeleron M.

Также надо убедиться, что процессор корректно опознаётся BIOS’ом материнской платы (это означает, что в него загружен необходимый микрокод, несоблюдение этого условия может привести к серьёзным проблемам в работе компьютера). В некоторых ситуациях может потребоваться обновление BIOS материнской платы. В первую очередь это касается процессоров Intel, поскольку не все LGA775-материнские платы изначально поддерживали такие процессоры.
2)Операционная система.
На момент написания FAQ доступны следующие ОС:
Microsoft Windows XP Professional x64 Edition, Microsoft Windows 2003 Server x64 Editions (Standart/Enterprise/Datacenter), Windows Server 2008, также на платформу AMD64 перенесены Sun Solaris и различные варианты Linux и FreeBSD,(детальное рассмотрение особенностей unix-подобных ОС выходит за рамки данного FAQ), Windows Vista также имеет x64 версии всех редакций кроме начальных.
3)Драйверы. Все драйверы, работающие в ядре системы должны быть 64-битными, обратной совместимости не предусмотрено. Для наиболее распространённых комплектующих (видеокарты nVidia GeForce и ATi Radeon, чипсеты и дисковые контроллеры Intel, VIA, nVidia) такие драйверы уже написаны.

Сравнительная таблица ограничений по максимальному объёму используемой оперативной памяти и числу процессоров для 32 и 64-битных версий операционных систем от Microsoft:

Источник

SPEC CPU2000. Часть 19. EM64T в процессорах Intel Pentium 4

Мы уже пробовали оценить производительность версии 64-битного процессора от Intel в тестах SPEC CPU2000, однако в тот раз это был серверный Xeon, который хотя и интересен массовому пользователю, однако все-таки ориентирован на другой рынок.

С выходом 600-й серии процессоров Intel Pentium 4 у многих, конечно, появился вопрос: «А чьи 64 бита лучше?». К сожалению, ответы на такие внешне простые вопросы не всегда также просты. Очень много зависит от параметров, которые остались за кадром — от операционной системы, компилятора, общей архитектуры систем, и, конечно, стоимости.

Таким образом, на мой взгляд, корректной постановкой вопроса будет более общий вариант: «Производительность системы с железом Ж под операционной системой О и компилятором К на задаче З». Конечно, формально за 64-битной архитектурой остаются ее классические «много памяти одному процессу» и больший набор более широких регистров, однако тестам SPEC CPU2000 до первого момента нет никакого дела, а второй сильно зависит уже от компилятора.

В этом материале мы проанализируем производительность процессора Intel Pentium 4 660 на платформах Linux и Windows. Первая является 64-битной уже давно, и именно на ней чаще решают «большие» вычислительные задачи. А Windows XP x64 затесался сюда, как способ оценить, чего можно ждать от 64-х бит под этой ОС. Специальных приложений под нее пока, мягко говоря, не видно (пожалуй, только FarCry засветился специальным обновлением, от которого, правда, толку пока тоже нет).

Intel Pentium 4 660

На нашем сайте уже был опубликован подробный обзор этой модели на популярных приложениях под 32-битной ОС. Кратко выводы получились такие: в сильно усредненном понятии «производительность» Pentium 660 идет наравне с Athlon 64 FX-55.

Поскольку тестирование этого процессора вызвало у меня неожиданно много эмоций, то хочется поделиться ими с вами.

Первое ощущение – он греется… Безусловно, об этой проблеме написано уже немало, и по большому счету можно сказать, что это проблема системы охлаждения, но… Выданный редактором раздела штатный кулер просто не справился… Интересно, что никакой проблемы внешне заметно не было. Но при этом работала технология TM2, и результаты тестов были значительно ниже – потери скорости составляли до 18%. Единственным способом узнать, не входит ли процессор в тротлинг, является использование специальных утилит типа RMClock. Так что советую всем заинтересованным лицам внимательнее отнестись к проблеме перегрева.

В следующих тестах кулер от Intel был заменен на внешне практически такой же Foxconn CMI-775-1N, и тесты прогонялись одновременно с работой RMClock. С этим кулером все стало заметно лучше — процессор не перегревался, однако дополнительные 80- и 120-миллиметровые вентиляторы в корпусе заметно шумели.

После долгих поисков был найден рекомендуемый многими авторами Zalman 7700Cu, одновременно материнская плата была заменена с Albatron PX925XE Pro-R на ABIT Fatal1ty AA8XE, и память Corsair XMS2 поменяли на более «продвинутую» XMS2 Pro.

И на некоторое время воцарилось счастье. Однако у новой платы разъемы для дополнительных вентиляторов были в неприличных местах, и я, понадеявшись на мощь «Заламана», не подключил их. Но не тут-то было. При одновременной компиляции тестов тремя разными компиляторами система порадовала меня сообщением, что «мне стало горячо, и я, пожалуй, выключусь»…

Заметим, что на этом комплекте результаты оказались заметно ниже. Далее были безуспешные попытки что-то там подправить в BIOS. В итоге Albatron вернулся, а память осталась. При этом, несмотря на формально совпадающие тайминги, новая память выдавала в двух подтестах результаты на 5-6% меньшие. Поскольку мы на рекорд в этой статье не идем, то было принято решение остановиться на этой связке. «Но осадок остался» (С).

SuSE 9.2

Новый (по крайней мере, для наших тестов) релиз популярного дистрибутива от компании Novell производит как всегда очень приятное впечатление – удобная программа установки, хороший комплект программ, ядро 2.6, дистрибутивы для двух архитектур (IA32 и AMD64/EM64T) на одном диске (правда, он теперь двухслойный, так что дополнительная резервная копия обойдется заметно дороже). Отмечать совместимость с EM64T, думаю, уже нет смысла – SuSE еще с апреля прошлого года поддерживает 64-битную архитектуру от Intel. Все протестированные компиляторы также отлично работают на этом дистрибутиве. Отметим, что производителем сейчас предлагается уже версия 9.3 этого продукта.

Что касается упомянутого выше сообщения, все оказалось достаточно просто — ОС написана согласно правильным стандартам и поддерживает современные технологии ACPI. Так что при достижении установленных в BIOS 85 градусов система официально и без особого шума просто выключилась (предварительно записав в логи причину такого своего поведения).

Пожалуй, единственное, что не работало «из коробки» — мониторинг температур и вентиляторов, однако это может быть связано и с BIOS материнской платы, а настройка дополнительных пакетов мониторинга не входила в наши планы.

Конфигурация ПК

Охлаждением занимался Zalman 7700Cu в паре с 80- и 120-миллиметровыми корпусными вентиляторами (работающими на пониженных оборотах). От видеокарты и жесткого диска результаты тестов SPEC CPU2000, как мы знаем, не зависят, но для полноты картины укажем, что это были ATI Radeon X600 и Seagate Barracuda V SATA. Питание обеспечивал блок от FSP мощностью 460 Вт.

Тесты под Linux

Поскольку тестирование проходило не один день, а авторы компиляторов очень любят обновлять их версии, то было принято решение остановиться на одном наборе версий, а новые сборки использовать уже в следующих статьях (тем более что опыт показывает, что скорость кода при небольшом изменении версий меняется не сильно).

Все эти компиляторы уже давно известны нашим постоянным читателям, так что подробно на них останавливаться не будем.

gcc/g77 — классический компилятор в Linux-системах. По определению с рождения умеет работать с AMD64/EM64T. Вопрос об эффективности хотя и стоит в приоритетах у разработчиков, однако, в любом случае после совместимости. Компилятора с Fortran 90 в комплекте нет, поэтому получить полные результаты в тестах с плавающей запятой на нем нельзя.

Продукт The Portland Group достаточно популярен (в узких кругах 🙂 ), в частности, благодаря поддержке OpenMP и MPI. Это один из первых коммерческих компиляторов с поддержкой технологии AMD64. Сегодня уже доступна версия 6.0-2. В ней появилась поддержка PGO, однако на тестах SPEC CPU2000 она приводит к падению скорости исполнения кода. Но исследования продолжаются, и я надеюсь, что эта проблема решится в следующих версиях, а пока продолжим использовать билд 5.2.

Pathscale — относительно молодой продукт, сразу создававшийся с ориентацией на 64-битные вычисления на архитектурах AMD64/EM64T. Он достаточно быстро развивается (за год существования номер версии возрос до 2.1), однако с некоторыми версиями бывают мелкие проблемы типа не реализации некоторых библиотечных функций. Как и в прошлый раз, поскольку это приложение не имеет 32-битной версии, мы вне конкурса приведем кроме base результатов еще и peak. Отметим, что в базовый конфигурационный файл (входящий в поставку) для peak запусков мы внесли пару изменений — теперь используется ACML (да… забавно… ACML на процессоре Intel… посмотрим, что получится) версии 2.6.0 и выключено использование 3DNow! в двух тестах.

Продукты от Intel заслуженно воспринимаются как лучший продукт от «автора Pentium». Конечно, кому как не производителю процессоров знать все тонкости их внутренней архитектуры и писать эффективный компилятор. Отметим, что это единственный коммерческий компилятор, поддерживающий SSE3 в ядре Prescott сегодня.

Обращаем внимание, что и в этот раз некоторые результаты нужно отнести к «оценочным» («estimated» по терминологии SPEC), поскольку используются бета и внутренние версии компиляторов. Однако от официальных они, скорее всего, сильно отличаться не будут (по крайней мере, я такого за последнее время не встречал).

По тестам CINT2000 видно, что если бы не приличный «провал» на 50% на задаче 181.mcf, то итоговые оценки были бы заметно лучше. По ранним тестированиям мы помним, что этот подтест очень зависит от скорости работы с оперативной памятью. И в данном случае, видимо, что-то «ломается» для 64-битного кода. Возможно, перестает хватать кэша, или его особенности в 64-битном режиме не позволяют работать эффективно. В пользу этого варианта говорят и результаты в 181.mcf для двухпроцессорных конфигураций.

Обратите внимание, что наиболее «интересным» переход на 64 бит в тестах CINT2000 выглядит для некоммерческого компилятора gcc. И в CFP2000 он тоже в принципе не плох.

Продукт от Intel, как и ожидалось, продолжает показывать самые высокие результаты на процессорах одноименной компании. Радует тот факт, что для CFP2000 у него нет ни одного сильного снижения скорости кода. С CINT2000, правда, ситуация похуже. Однако по всем задачам этого набора в абсолютном зачете он лучший. Что касается отдельных тестов с вещественной арифметикой, то он проиграл в четырех из них продуктам от Portland Group и Pathscale. Странно выглядит проигрыш в 171.swim, поскольку этот тест сильно зависит от скорости работы с памятью, а этот момент Intel должен знать лучше всех.

PGI продолжает «радовать» нас низкими результатами в нескольких подтестах CINT2000, что не позволяет ему соревноваться на равных по интегральному показателю. Однако и в остальных задачах он совсем не блещет, недотягивая даже до gcc. С вещественной арифметикой у него получше, и компилятор идет в среднем на равных с Pathscale, а в четырех задачах выигрывает у Intel.

Pathscale EKO Compiler Suite, несмотря на свою молодость, успешно конкурирует с классиками в лице Intel и PGI. И если в CINT2000 он занимает ровную позицию между Intel и PGI, то в восьми из 14 тестов CFP2000 он проигрывает PGI, а в двух выигрывает у Intel. Несмотря на ориентацию на 64-битные платформы, пять тестов в peak-конфигурации используют ключ –m32 (включая злополучный 181.mcf), и это означает, что не все задачи сейчас хорошо ложатся на новую архитектуру. Кстати, использование ACML дало прибавку почти в 20% в тесте galgel.

Что касается общей оценки перехода на 64-бит на платформе Intel, то, пожалуй, для задач класса CFP2000 это имеет смысл. Пусть прирост и не такой большой, но он есть – рост интегрального показателя SPECfp_base2000 на 14 и 10% для компиляторов Intel и Portland Group может быть существенным для определенных пользователей. Тем более что полная совместимость с 32-битным кодом позволит ничего не потерять (напомним, что по нашим тестам скорость 32-битного кода в 64-битной ОС практически не отличается от скорости работы под «родной» системой).

Windows XP Pro x64 Edition

Удалось протестировать и пару компиляторов в недавно вышедшей 64-битной версии операционной системы от Microsoft. Для 64-битных библиотек использовался апрельский PSDK (3790.1830). В качестве оппонента выступала обычная Windows XP Pro SP2.

Следует отметить, что и Portland Group представила бета-версию компилятора для x64 версии Windows, однако это (пока) только Фортран, и нам не удалось быстро получить хоть какие-то цифры, так что подождем релиза.

Напрямую сравнивать с прошлым тестированием под Windows результаты нельзя, поскольку в тот раз использовался процессор от AMD. Однако отметим, что в целом переход на 64 бита для компилятора Intel можно описать словами «стало чуть лучше», а вот для Microsoft результат очень сильно зависит от приложения, и по сравнению с Intel «гуляния» в обе стороны заметно больше.

Из интересных моментов отметим «не падение» результата в подтесте 181.mcf по сравнению с тестами под Linux. Возможно, здесь сыграло роль различие в моделях работы с памятью (размер ссылок и int/long).

Что касается сравнения Linux vs. Windows, то для компиляторов Intel результаты хотя и близки, но скорость под Windows выше. Особенно если сравнивать 32-битные версии.

Итоги

Развитие 64-битных платформ идет своим чередом. С выпуском процессоров с технологией EM64T «неожиданно» оказалось, что все, что было наработано для AMD64, работает и на ее близнеце. Выход Windows x64 должен еще прибавить ускорение этому процессу, тем более что программная поддержка уже есть и выполнена на достойном уровне.

Под Linux, если речь не идет о коммерческих проектах на Fortran, вполне можно остановиться на стандартном компиляторе gcc. Однако если речь идет о гонке скоростей, то без коммерческих продуктов не обойтись. И для платформы Intel очень напрашивается (причем обосновано) компилятор именно этой компании. Новые версии компиляторов от Portland Group и Pathscale вполне могут поспорить с ним по скорости. Но, видимо, больше ориентированы на работу в составе высокопроизводительных вычислительных кластеров, а тест SPEC CPU2000 это «померить» не может. Так что при выборе компилятора для «больших» систем стоит учитывать не только скоростные показатели, но и поддержку современных технологий, программных интерфейсов и стандартов.

Результаты тестирования под Windows очень противоречивы. Очень сложно сделать прогнозы на то, как реальные программы будут работать под новой системой. С одной стороны, по целочисленным приложениями все не очень плохо (хотя с MSVC — это уж как повезет), а с другой — на серьезное обновление парка оборудования эта причина совсем не тянет. САПР и подобные большие приложения будут использовать компилятор от Intel, и будет им счастье. Но представить себе игру, написанную на Фортране и скомпилированную IC, очень сложно. Скорее всего, трудоемкие части кода будут писать на 64-битном ассемблере (тем более что у «правильного» ПО уже все нужные фрагменты на asm), а остальное — уж как получится компилировать MSVC.

Источник

64 бита

Статья раскрывает смысл термина «64 бита». В статье кратко рассмотрена история развития 64-битных систем, описаны наиболее распространенные на данный момент 64-битные процессоры архитектуры Intel 64 и 64-битная операционная система Windows.

Введение

В рамках архитектуры вычислительной техники под термином «64-битный» понимают 64-битные целые и другие типы данных, имеющих размер 64 бита. Под «64-битными» системами могут пониматься 64-битные архитектуры микропроцессоров (например, EM64T, IA-64) или 64-битные операционные системы (например, Windows XP Professional x64 Edition). Можно говорить о компиляторах, генерирующих 64-битный программный код.

В данной статье будут рассмотрены различные моменты, связанные с 64-битными технологиями. Статья предназначена для программистов, желающих начать разрабатывать 64-битные программы, и ориентирована на Windows-разработчиков, поскольку для них вопрос знакомства с 64-битными системами наиболее актуален.

История 64-битных систем

64-битность только недавно вошла в жизнь большинства пользователей и прикладных программистов. Однако работа с 64-битными данными имеет уже длинную историю.

1961: IBM выпускает суперкомпьютер IBM 7030 Stretch, в котором используются 64-битные слова данных, 32-битные или 64-битные машинные инструкции.

1974: Control Data Corporation запускает векторный суперкомпьютер CDC Star-100, в котором используется архитектура 64-битных слов (предыдущие системы CDC имели 60-битную архитектуру).

1976: Cray Research выпускает первый суперкомпьютер Cray-1, в котором реализована архитектура 64-битных слов и который послужит основой для всех последующих векторных суперкомпьютеров Cray.

1985: Cray выпускает UNICOS — первую 64-битную реализацию операционной системы Unix.

1991: MIPS Technologies производит первый 64-битный процессор, R4000, в котором реализована третья модификация разработанной в их компании архитектуры MIPS. Этот процессор используется в графических рабочих станциях SGI начиная с модели IRIS Crimson. Kendall Square Research выпускает свой первый суперкомпьютер KSR1, построенный на основе их собственной запатентованной 64-битной архитектуры RISC под операционной системой OSF/1.

1992: Digital Equipment Corporation (DEC) представляет полностью 64-битную архитектуру Alpha — детище проекта PRISM.

1993: DEC выпускает 64-битную Unix-подобную операционную систему DEC OSF/1 AXP (позже переименованную в Tru64 UNIX) для своих систем, построенных на архитектуре Alpha.

1994: Intel объявляет о своих планах по разработке 64-битной архитектуры IA-64 (совместно с компанией Hewlett-Packard) — преемника их 32-битных процессоров IA-32. Дата выпуска назначена на 1998-1999 годы. SGI выпускает IRIX 6.0 с 64-битной поддержкой чипсета R8000.

1995: Sun запускает 64-битный процессор семейства SPARC UltraSPARC. HAL Computer Systems, подчиненная Fujitsu, запускает рабочие станции, созданные на основе 64-битного процессора SPARC64 первого поколения, независимо разработанного компанией HAL. IBM выпускает микропроцессоры A10 и A30, а также 64-битные процессоры PowerPC AS. IBM также выпускает 64-битное обновление для системы AS/400, способное преобразовывать операционную систему, базы данных и приложения.

1996: Nintendo представляет игровую консоль Nintendo 64, созданную на основе более дешевого варианта MIPS R4000. HP выпускает реализацию 64-битной 2.0 версии собственной архитектуры PA-RISC PA-8000.

1997: IBM запускает линейку RS64 64-битных процессоров PowerPC/PowerPC AS.

1998: Sun выпускает Solaris 7 с полной 64-битной поддержкой UltraSPARC.

1999: Intel выпускает набор команд для архитектуры IA-64. AMD публично объявляет о своем наборе 64-битных расширений для IA-32, который был назван x86-64 (позже переименован в AMD64).

2000: IBM выпускает свой первый 64-битный мэйнфрейм zSeries z900, совместимый с ESA/390, а также новую операционную систему z/OS.

2001: Intel наконец запускает линейку 64-битных процессоров, которые теперь получают название Itanium и рассчитаны на высокопроизводительные серверы. Проект не соответствует ожиданиям из-за многочисленных задержек при выпуске IA-64 на рынок. NetBSD становится первой операционной системой, которая запускается на процессоре Intel Itanium после его выхода. Кроме того, Microsoft также выпускает Windows XP 64-Bit Edition для архитектуры IA-64 семейства Itanium, хотя в ней сохраняется возможность запускать 32-битные приложения при помощи прослойки WoW64.

2003: AMD представляет линейки процессоров Opteron и Athlon 64, созданные на основе архитектуры AMD64, которая является первой 64-битной процессорной архитектурой, основанной на архитектуре x86. Apple начинает использовать 64-битный процессор «G5» PowerPC 970 производства IBM. Intel утверждает, что процессорные чипы семейства Itanium останутся единственными 64-битными процессорами, разработанными в их компании.

2004: В ответ на коммерческий успех AMD, Intel признается, что они разрабатывали клон расширений AMD64, которому дали название IA-32e (позже переименован в EM64T, и затем еще раз в Intel 64). Intel также выпускает обновленные версии семейств процессоров Xeon и Pentium 4 с поддержкой новых команд.

2004: VIA Technologies представляет свой 64-битный процессор Isaiah.

2005: 31 января Sun выпускает Solaris 10 с поддержкой процессоров AMD64 / Intel 64. 30 апреля Microsoft выпускает Windows XP Professional x64 Edition для процессоров AMD64 / Intel 64.

2006: Sony, IBM и Toshiba начинают выпуск 64-битного процессора Cell для PlayStation 3, серверов, рабочих станций и других устройств. Microsoft выпускает Windows Vista с включенной 64-битной версией для процессоров AMD64 / Intel 64, которая поддерживает 32-битную совместимость. Все Windows-приложения и компоненты являются 64-битными, однако многие из них имеют 32-битные версии, включенные в систему в виде плагинов в целях совместимости.

2009: Как и Windows Vista, Windows 7 компании Microsoft включает полную 64-битную версию для процессоров AMD64 / Intel 64, и на большинство новых компьютеров по умолчанию устанавливается 64-битная версия. Выходит операционная система компании Apple Mac OS X 10.6, «Snow Leopard» которая имеет 64-битное ядро и предназначена для процессоров AMD64 / Intel 64, однако по умолчанию эта система устанавливается только на некоторые из последних моделей компьютеров компании Apple. Большинство приложений, поставляемых с Mac OS X 10.6, теперь также являются 64-битными.

Более подробно с историей развития 64-битных систем можно познакомиться в статье Джона Машей «Долгая дорога к 64 битам» [1] и в энциклопедической статье в Wikipedia «64-bit» [2].

Прикладное программирование и 64-битные системы

Архитектура Intel 64 (AMD64)

Рассматриваемая архитектура Intel 64 простое, но в то же время мощное обратно совместимое расширение устаревшей промышленной архитектуры x86. Она добавляет 64-битное адресное пространство и расширяет регистровые ресурсы для поддержки большей производительности перекомпилированных 64-битных программ. Архитектура обеспечивает поддержку устаревшего 16-битного и 32-битного кода приложений и операционных систем без их модификации или перекомпиляции.

Отличительной особенностью Intel 64 является поддержка шестнадцати 64-битных регистров общего назначения (в x86-32 имелось восемь 32-битных регистров). Поддерживаются 64-битные арифметические и логические операции над целыми числами. Поддерживаются 64-битные виртуальные адреса. Для адресации новых регистров для команд введены «префиксы расширения регистра», для которых был выбран диапазон кодов 40h-4Fh, использующихся для команд INC и DEC в 32- и 16-битных режимах. Команды INC и DEC в 64-битном режиме должны кодироваться в более общей, двухбайтовой форме.

16 целочисленных 64-битных регистра общего назначения (RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP, R8 — R15),
8 80-битных регистров с плавающей точкой (ST0 — ST7),
8 64-битных регистров Multimedia Extensions (MM0 — MM7, имеют общее пространство с регистрами ST0 — ST7),
16 128-битных регистров SSE (XMM0 — XMM15),
64-битный указатель RIP и 64-битный регистр флагов RFLAGS.

Необходимость 64-битной архитектуры определяется приложениями, которым необходимо большое адресное пространство. В первую очередь это высокопроизводительные серверы, системы управления базами данных, САПР и, конечно, игры. Такие приложения получат существенные преимущества от 64-битного адресного пространства и увеличения количества регистров. Малое количество регистров, доступное в устаревшей x86 архитектуре, ограничивает производительность в вычислительных задачах. Увеличенное количество регистров обеспечивает достаточную производительность для многих приложений.

64-битные операционные системы

Практически все современные операционные системы сейчас имеют версии для архитектуры Intel 64. Например, Microsoft предоставляет Windows XP x64. Крупнейшие разработчики UNIX систем также поставляют 64-битные версии, как например Linux Debian 3.5 x86-64. Однако это не означает, что весь код такой системы является полностью 64-битным. Часть кода ОС и многие приложения вполне могут оставаться 32-битными, так как Intel 64 обеспечивает обратную совместимость с 32-битными приложениями. Например, 64-битная версия Windows использует специальный режим WoW64 (Windows-on-Windows 64), который транслирует вызовы 32-битных приложений к ресурсам 64-битной операционной системы.

Далее в статье мы будем рассматривать только 64-битные операционные системы семейства Windows.

WoW64

Windows-on-Windows 64-bit (WoW64) — подсистема операционной системы Windows, позволяющая запускать 32-битные приложения на всех 64-битных версиях Windows.

WoW64 на архитектуре Intel 64 (AMD64 / x64) не требует эмуляции инструкций. Здесь подсистема WoW64 эмулирует только 32-битное окружение, за счет дополнительной прослойки между 32-битным приложением и 64-битным Windows API. Где-то эта прослойка тонкая, где-то не очень. Для средней программы потери в производительности из-за наличия такой прослойки составят около 2%. Для некоторых программ это значение может быть больше. Два процента это немного, но следует учитывать, что 32-битные приложения работают немного медленнее под управлением 64-битной операционной системы Windows, чем в 32-битной среде.

Компиляция 64-битного кода не только исключает необходимость в WoW64, но и дает дополнительный прирост производительности. Это связано с архитектурными изменениями в микропроцессоре, такими как увеличение количества регистров общего назначения. Для средней программы можно ожидать в пределах 5-15% прироста производительности от простой перекомпиляции.

Из-за наличия прослойки WoW64 32-битные программы работают менее эффективно в 64-битной среде, чем в 32-битной. Но все-таки, простые 32-битные приложения могут получить одно преимущество от их запуска в 64-битной среде. Вы, наверное, знаете, что программа, собранная с ключом /LARGEADDRESSAWARE:YES может выделять до 3-х гигабайт памяти, если 32-битная операционная система Windows запущена с ключом /3gb. Так вот, эта же 32-битная программа, запущенная на 64-битной системе, может выделить почти 4 GB памяти (на практике около 3.5 GB).

Подсистема WoW64 изолирует 32-разрядные программы от 64-разрядных путем перенаправления обращений к файлам и реестру. Это предотвращает случайный доступ 32-битных программ к данным 64-битных приложений. Например, 32-битное приложение, которое запускает файл DLL из каталога %systemroot%\System32, может случайно обратиться к 64-разрядному файлу DLL, который несовместим с 32-битной программой. Во избежание этого подсистема WoW64 перенаправляет доступ из папки %systemroot%\System32 в папку %systemroot%\SysWOW64. Это перенаправление позволяет предотвратить ошибки совместимости, поскольку при этом требуется файл DLL, созданный специально для работы с 32-разрядными приложениями.

Подробнее с механизмами перенаправления файловой системы и реестра можно познакомиться в разделе MSDN «Running 32-bit Applications».

Программная модель Win64

Также как и в Win32 размер страниц в Win64 составляет 4Кб. Первые 64Кб адресного пространства никогда не отображаются, то есть наименьший правильный адрес это 0x10000. В отличие от Win32, системные DLL загружаются выше 4Гб.

Разница в соглашениях о вызове приводит к тому, что в одной программе нельзя использовать и 64-битный, и 32-битный код. Другими словами, если приложение скомпилировано для 64-битного режима, то все используемые библиотеки (DLL) также должны быть 64-битными.

Передача параметров через регистры является одним из новшеств, делающих 64-битные программы более производительными, чем 32-битные. Дополнительный выигрыш в производительности можно получить, используя 64-битные типы данных.

Адресное пространство

Хотя 64-битный процессор теоретически может адресовать 16 экзабайт памяти (2^64), Win64 в настоящий момент поддерживает 16 терабайт (2^44). Этому есть несколько причин. Текущие процессоры могут обеспечивать доступ лишь к 1 терабайту (2^40) физической памяти. Архитектура (но не аппаратная часть) может расширить это пространство до 4 петабайт (2^52). Однако в этом случае необходимо огромное количество памяти для страничных таблиц, отображающих память.

Помимо перечисленных ограничений, объем памяти, который доступен в той или иной версии 64-битной операционной системе Windows зависит также от коммерческих соображений компании Microsoft. Ниже приведена информация по объему памяти, поддерживаемой различными версиями 64-биными версиями Windows:

Windows XP Professional — 128 Gbyte;
Windows Server 2003, Standard — 32 Gbyte;
Windows Server 2003, Enterprise — 1 Tbyte;
Windows Server 2003, Datacenter — 1 Tbyte;
Windows Server 2008, Datacenter — 2 Tbyte;
Windows Server 2008, Enterprise — 2 Tbyte;
Windows Server 2008, Standard — 32 Gbyte;
Windows Server 2008, Web Server — 32 Gbyte;
Vista Home Basic — 8 Gbyte;
Vista Home Premium — 16 Gbyte;
Vista Business — 128 Gbyte;
Vista Enterprise — 128 Gbyte;
Vista Ultimate — 128 Gbyte;
Windows 7 Home Basic — 8 Gbyte;
Windows 7 Home Premium — 16 Gbyte;
Windows 7 Professional — 192 Gbyte;
Windows 7 Enterprise — 192 Gbyte;
Windows 7 Ultimate — 192 Gbyte;

Разработка 64-битных приложений

Наиболее полно вопросы разработки 64-битных приложений рассмотрены в курсе «Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++». Содержание:

Также рекомендую раздел с обзорами статей по тематике связанной с 64-битнми технологиями.

Источник