x86-64

Архітектура вводить дві нові особливості:

1. Розширені регістри:
   • 8 регістрів спільного призначення (R8 — R15);
   • всі 16 регістрів спільного призначення 64-бітні;
   • 8 нових 128-бітних регістрів SSE (XMM8 — XMM15);
   • новий командний префікс (REX) для доступу до розширених регістрів.
2. Спеціальний режим «Long mode»:
   • до 64-біт віртуальних адрес;
   • 64-бітні вказівки команд (RIP);
   • плоский (flat) адресний простір.

AMD64 було створено як альтернативу до архітектури IA-64, що розвивалась компаніями Intel та HP. Анонсовано архітектуру ще в 1999 році з повною специфікацією в серпні 2000. AMD64 з самого початку позиціювалась як еволюційний шлях додавання 64-розрядних обчислювальних можливостей до існуючої архітектури х86, на відміну від підходу Intel, що створювала абсолютно нову архітектура IA-64. Першим процесором, що підтримував цю технологію був AMD Opteron, який був випущений в квітні 2003 року.

Однією з особливостей роботи з 64-розрядними регістрами є «затирання» їх верхньої половини командами, які оперують з 32-розрядними операндами.[1] Наприклад, від послідовності

   mov eax, 0F0F0AABBh
   shl rax, 32        ; Тепер RAX = F0F0AABB00000000h
   mov eax, 2

програміст може очікувати, що регістр RAX міститиме значення F0F0AABB00000002h. Однак це не так: значення RAX після наведеної послідовності операцій дорівнює 2, оскільки команда mov з 32-розрядним операндом обнулює всі верхні біти (таким чином, її поведінка стає аналогічною команді movzx). Дана поведінка процесора є повністю протилежною до випадку роботи з 32-бітними регістрами і їх половинками, де верхня половина значення завжди зберігається:

   mov ax, 0F0F0h
   shl eax, 16        ; Тепер EAX = F0F00000h
   mov ax, 2          ; Тепер EAX = F0F00002h, як і очікувалося

Значних недоліків 64-х бітна архітектура в 32-бітну не внесла. Варто зазначити лише:

• трохи збільшені вимоги програм до пам’яті зумовлені збільшенням адрес і операндів;
• відсутнє суттєве збільшення продуктивності: при перекомпіляції програм можна очікувати приріст лише в межах 5-15%;
• збільшені вимоги до місця на жорсткому диску 64-х бітними ОС: системі потрібно зберігати окремо 64-х та 32-х бітні бібліотеки для забезпечення сумісності.

Існує декілька варіантів назв цієї технології, які, деколи, приводять до плутанини і можуть ввести користувача в оману.

• x86-64. Первинний варіант. Саме під цією назвою фірмою AMD була опублікована перша попередня специфікація.
• AA-64. Так архітектуру охрестив популярний неофіційний довідник sandpile.org (внісши інформацію практично відразу після публікацій першої попередньої специфікації) за аналогією з Ia-64, і що як і раніше так її називає, як AMD Architecture 64.
• Hammer Architecture. Інколи зустрічалася назва по перших ядрах процесорів, що розроблялися, отримали назви Clawhammer (обценьки) і Sledgehammer (кувалда) інколи званих просто Hammer (молоток).
• Amd64. Після випуску перших Hammer'ів в назві архітектури з'явилася назва фірми-розробника Advanced Micro Devices. Зараз є офіційним для реалізації AMD.
• Yamhill Tehnology. Перша назва реалізації технології від Intel. Інколи згадувалася назва CT (Clackamas Technology).
• EM64T. Перша офіційна назва реалізації Intel. Розшифровувалося як Extended Memory 64 Technology.
• IA-32E. Інколи зустрічалося спільно з EM64T, частіше для позначення довгого режиму, який в документації Intel називається «Режимом IA-32E».
• Intel 64. Поточна офіційна назва архітектури Intel. Поступово Intel відмовляється від найменувань IA-32, IA-32E і EM64T на користь цієї назви, яка тепер є єдиною офіційною для цієї архітектури.
• x64 Офіційна назва версій операційних систем Windows і Solaris, також використовувана як назва архітектури фірмами Microsoft і Sun Microsystems.

• Робота інструкцій BSF і BSR у Intel 64 відрізняється від AMD64, у випадку коли джерело дорівнює нулю, а розмір операнда 32 біти. Процесор Intel встановлює прапор «нуль» і залишає верхні 32 розряди цілі невизначеними.
• Формат оновлення мікрокоду, а також регістри MSR, пов'язані з мікрокодом, відрізняються у AMD64 і Intel 64. Intel зберігає схему оновлення мікрокоду такою ж, як вона була у їх 32-розрядних процесорах.
• Intel 64 не має деяких регістрів MSR, які вважаються архітектурно важливими у AMD64, зокрема: SYSCFG, TOP_MEM, TOP_MEM2.
• Інструкції SYSCALL/SYSRET у Intel 64 працюють лише у 64-розрядному режимі (не працюють у режимі сумісності),[2]^:4-397 натомість інструкції SYSENTER/SYSEXIT дозволені у обох режимах.[2]^:4-400 AMD64 не підтримує SYSENTER/SYSEXIT у обох підрежимах long mode.[3]^:33
• У 64-розрядному режимі ближні переходи з префіксом 66H (англ. operand size override) діють по-різному: Intel 64 ігнорує даний префікс і команда має 32-розрядние зміщення зі знаком, а вказівник інструкції не відсікається. У AMD64 зміщення 16-розрядне, а верхні 48 розрядів вказівника інструкцій процесор очищує.
• Процесори AMD при виконанні інструкцій FLD або FSTP над 80-розрядним значенням NaN призводять до виняткової ситуації обробки чисел з рухомою комою, в той час як процесори Intel таку ситуацію не спричиняють.
• У Intel 64 відсутня можливість збереження і відновлення зменшеного варіанту стану співпроцесора рухомої коми (за допомогою інструкцій FXSAVE і FXRSTOR).
• У процесорах AMD, починаючи з Opteron Rev. E і Athlon 64 Rev. D, знову з'явилася обмежена підтримка сегментації за допомогою біту Long Mode Segment Limit Enable (LMSLE). Дане нововведення призначалося «для полегшення віртуалізації гостьового 64-розрядного коду».[4][5]
• При поверненні інструкцією SYSRET, якщо адреса неканонічна, процесори AMD64 викликають обробник general protection fault з рівнем привілеїв 3,[6] в той час як процесори Intel 64 викликають його з рівнем привілеїв 0.[2]^:4-412

• Комп'ютерна платформа

• AMD технологии и технические характеристики
• Офіційна сторінка