64-bit是不是晃点全人类的阴谋

1、64-biit是不是是晃点全人人类的阴谋谋？伐木者注：最近大家家谈论比较较多的就是是64位的的XP，在在此转贴一一篇关于664位的性性能评测。对于没有有耐心看完完此贴的朋朋友，我可可以先告诉诉大家结果果。64位位确实比332位先进进，但性能能提升是及及其有限的的。16位位计算机的的内存寻址址为6400K，322位计算机机的内存寻寻址能力是是4G，644位将扩展展到1800亿G。但但现在有哪哪台家用电电脑用4GG内存不够够？显然，332位升级级到64位位远不如当当初从166位升级到到32位值值得欢呼。任何规律律都有其局局限性的，摩摩尔定律也也不例外，电电脑总有一一天会如同同办公桌一一样用二十十年

2、。一、64-bit 究竟有没没晃点我们们？ 究竟我我们是在期期待处理器器还是操作作系统的升升级? 每每次Inttel 和和AMD 竟相发布布更高规格格和性能处处理器的时时候,我们们都难免沾沾沾自喜一一番,可是是买了最新新的硬件,却不得不不面临没有有操作系统统和软件支支持的尴尬尬局面。在在硬件发展展快过软件件的时代，微微软的操作作系统一次次次地成为为了我们的的救命稻草草。 Winndowss 95-Wiindowws98sse-Winddows 20000-WWindoows XXP ，几几乎每次全全新操作系系统的发布布都能够给给我们涣然然一新的感感觉，并带带领了整个个IT产业业向前发展展。Wi

3、nndowss Lonnghorrn 更是是为我们带带来全新的的理念，33D 化的的操作界面面，多媒体体功能也完完完全全地地被贯彻到到了PC 系统当中中，不过今今天的主角角显然也决决不会令大大家失望。 AMD Athllon644 处理器器的发布，吹吹响了PCC 进军664-biit 平台台的口号，市市场追随者者迅速被凝凝聚起来了了，最后IIntell 也不得得不破天荒荒跟随AMMD ，在在其Xeoon 和66XX系列列处理内置置了64-bit 内存扩展展技术。可可是当一切切竞争井然然有序进行行的时候，越越来越多的的人才知道道微软竟然然没有644-bitt 的主流流操作系统统，当644-bit

4、t 之风吹吹遍整个神神州大地的的时候，我我们竟面临临无操作系系统可用的的尴尬境地地。这好比比你买了一一台奔驰汽汽车，却只只能在山涧涧的崎岖小小道行使一一样，感觉觉特别不爽爽。不过历历经波折之之后，Wiindowws XPP 64bbit 版版本终于可可拨开乌云云见明月。（其实笔笔者有一点点还是异常常担忧的，微微软现在依依靠在操作作系统的垄垄断地位，不不断深入各各个软件、硬件领域域，即使操操作系统也也细分为NN+1个版版本，什么么Winddows Mobiile 、Winddows Tabllet 、多媒体中中心版本。人的精力力、能力终终归是有限限的，盖茨茨面对这么么多产品相相必也力不不从心吧。

5、也就是说说，更优质质操作系统统的开发周周期变长、所包含的的技术减少少，此时此此刻，笔者者都已经深深深感受到到分拆微软软其实真可可造福全人人类，让他他们带来更更好的产品品。这是题题外话！） 当我们一次次提到64-bit 计算的时候，很多人想到的可能会是“它有两倍于32-bit 平台的性能，在3D建模时速度更快、效果更逼真，玩游戏自然也更流畅，那时候计算机就会是一个具有魔力的盒子，变得无所不能吧？”。但也有一部分反对者认为（Intel 早期便是这样想的），64-bit 只是个唬人的数字，晃点消费者去购买新平台的阴谋而已。不过事实终归是证明了一切，Intel、AMD、微软、nVIDIA、ATi、VI

6、A 等等业界巨头都在倡导着64-bit 技术，这总不会是全人类造就的阴谋吧！那么对于64-bit ，对于Intel和AMD 各自的64-bit ，我们都有充分的认知，有做好心理准备去迎接实现方法不同，结果都是迈入64-bit的平台吗？ Intel 和AMD 两者是既有区别，也有共同点，首先是它们并不会带来如我们期待的两倍于32-bit 的性能(那是理想化的结果)，正如双核心处理器的性能并不会等于两颗单核心处理器性能之和。以前我们有过从8bit 处理器到16-bit ，从16-bit 到32-bit 的区别，现在也是相同道理。目前面向PC 平台的64-bit 技术其实都是在往昔x86 指令架构(

7、ISA)上的扩展，包括了AMD64 和Intel 代码兼容的EM64T ，都有各自的优点和缺点。优点包括了，比x86 ISA 提供了更大的内存寻址空间，更清晰方便的编程模式，还有性能的增益，并且保留了向目前32-bit 应用程序兼容的能力。 为了方便大家对未来64-bit 平台的选购，从容驾御自己的工作、娱乐平台，我们今天特地挑选了AMD 和Intel 的64-bit 处理器，并搭配微软最新的64-bit Windows XP 操作系统，进行一些技术解析和性能测试。在正式版本的Windows XP 64-bit 发布后，想这也是发展的必然趋势吧。最新的64-bit 处理器与Windows XP

8、 Pro x64 版本在32bit 和64-bit 的应用究竟如何？不用再等待，现在就让大家先睹为快。二、64-bit 技术的要点 把PC 平台带入64-bit “深渊”的始作俑者乃AMD ，它最早提出了x86 技术的64-bit 扩展，这便是现在闻名于世的AMD64 。在开发的早期，该技术一直被命名为x86-64 ，最后可能出于市场的原因，在正式推出的时候被修改为AMD64 。实际上，AMD64 也是AMD K8架构的官方名称，因此在很多时候会搞得大家一塌糊涂。在64-bit 深入人心，微软明确表示不再开发第二款64-bit 操作系统的时候，Intel 也只能加入兼容AMD64 的阵营，不过

9、在命名的选择上它的余地很少。再说无论怎样，Intel 都不会做“Now With AMD64 Compatibility”（兼容AMD64)这种龟孙子的行为吧。在此严峻形势而无可选择的情况下，Intel 只得复制AMD64 技术，并被命名为Intel 扩展内存64bit 技术，也就是“EM64T”。 在很多时候我们听到商家和媒体声嘶力竭地呼喊“64-bit 处理器是区别于以往处理器的全新产品”，其实我们现在明白它只不过是在x86的基础上加入了新的64-bit 指令扩展而已，当然除此外也有其它技术革新，因为社会肯定是不断进步的，虽然道路会有些曲折。 现在市场上销售的所有Athlon64 和Opt

10、eron 处理器都提供了对x86-64 技术的兼容，而Intel方面则在Pentium4 600 系列和最新的Xeons处理器 提供了相关技术支持。Intel 信誓旦旦地声称，将会在所有桌面处理器产品线提供对64-bit 技术的兼容，当然也包括Celeron 低端产品。AMD 方面虽然没有表示在Sempron 产品线也提供AMD64 扩展，但如果Celeron 也这样做的话，它也只好不得以而为之了。两个竞争对手 在很长的一段时间里，能够提供对64-bit 技术支持的只有Linux 操作系统，甚至现在所有市场上出售的Windows XP x86-64 仍是处于Beta 阶段。当然过几天微软就会正

11、式推出最终版的Windows XP x86-64 ，它也承诺将免费提供给现在的正版Windows XP 操作系统拥有者。在四月份发布的Windows XP 专业版x64 和我们现时的XP 有着比较大的区别，因为它是在服务器版本Windows XP 技术的基础上提供64-bit 的支持。也就是说，它们原本就是微软打算开发给Intel Itanium 处理器使用的，如果牵强地称呼为Windows XP 64-bit 未免有些不敬，它的稳定性和安全性相信比之前的版本有质的提高。在四月前，市场上可用得到的Windows x64 乃RC2版，一旦Windows XP x64 Edition 正式出售，也

12、同时表明64-bit 市场进入突飞猛进的时代，预计64-bit 全面进入千家万户。 关于对32-bit 程序的兼容问题，是一个值得积极探讨的事情。Windows x64 通过一个称为“WOW64”的工具，可以运行32-bit应用程序，而在性能的损失都是微乎其微的。也就是说，使用Windows XP Pro x64 ，无论是应用界面和使用习惯都和当前的操作系统一般无二。不过任何事情可不能看表面，其中玄机和工夫都由厂家给完成了。比如设备的驱动，就必须为Windows x64 进行重新编译，32-bit 驱动在其上将不能够正常工作。当然微软已经为当前主流的硬件设备内置了驱动程序，比如Intel 92

13、5X 和nForce4 平台就不需任何芯片组驱动。不过在另一方面，我们却不得不等待硬件制造商发布最新版本的驱动，RealTek 和nVIDIA 都各自不断更新音频和视频驱动，以期获得更好的兼容性和性能、功能。ATi 也已经推出了64-bit beta 版本的催化剂显示卡驱动，不过值得注意的是，很多硬件制造商还没有做好向64-bit 平台迁移的准备。 有一些应用程序可能也还没做好往Windows 64 迁移的准备，比如WinXP x64 就会有两个版本的Internet Explorer，分别是32-bit 和64-bit 的版本。微软之所以把32-bit IE 作为操作系统的默认，是因为目前大

14、部分ActiveX控件都还是用32-bit 代码编写，也就是说间谍软件也不能运行在64-bit 操作系统？不过随着时间的进步，未来越来越多的程序将会使用64-bit 程序作为默认编译器，64-bit 二进制也将唯一兼容64-bit 处理器和操作系统。三、64-bit 技术的优势1、完全解决内存寻址的问题 当AMD的设计团队创建x86-64 ISA 的时候，它就为后者准备一些与生俱来的优点，首先最为重要的是解决32-bit 的硬伤-32 bit 的内存寻址空间：32-bit 系统和硬件支持的最高物理内存为4GB ，对于当前桌面PC 来说，这似乎已经足够了，但越来越多的x86 ISA 平台被应用于

15、工作站和服务器，4GB 内存无异于杯水车新。并不仅仅如此而已，32-bit 寻址的效率也实在不敢恭维。在默认的情况下，Windows XP 限制了应用程序仅能使用2GB 的内存空间，而剩下的2GB 则保留给系统任务。x86 系统的寻址使用了一个称为物理内存扩展的机制，这解决了4GB物理内存的限制，在某些服务器版本的操作系统，它允许在32-bit 系统支持最高达128GB的物理内存。然而，PAE 使用的内存分页被认为效率不高。 与此同时，一些用户经常使用的数据却在呈现级数的上升，比如高清晰的数字摄影机、HD 视频和HD 游戏，显示卡的内存甚至也已经高达512MB 。科学计算和技术工作站也已经抵达

16、了32-bit 应用的高峰。 在转移到64-bit 寻址的时候，内存寻址空间能力也从232 增加到 264 ，至此x86-64 ISA完全解决了内存数量的限制。64-bit 寻址空间的峰值寻址空间是16EB ，这在当前是无法想象的巨大数量。不过当前AMD64 处理器并没有完全利用64-bit 的寻址能力，仅有40 bits 物理寻址空间，1TB，48bits 的虚拟内存寻址空间，为256TB 。开始Windows XP x64 支持128GB 的物理内存和高达16TB 的虚拟内存 ，缓存的最高上限也从32bit 的1GB 增加到64bit 的1TB ，1千倍。Windows XP x64 还为

17、32-bit 应用程序赢得了额外的增益，每个应用程序最高可以使用4GB 的空间。 简而言之，转移到64bit后，x86 ISA 的内存限制被完全去除，为PC 赢得了增长的空间。不过这个改进机制并不会带来性能的增益，可用内存的多少并不代表就有多少内存。但这是与x86-64 相比最重要的区别。2、寄存器，64-bit 性能的重点 x86 ISA 普通寄存器(GPRs)可用数目也是一个值得注意的问题。寄存器的速度非常快，要远快于处理器内存的缓存，它在处理器内部用于储存计算的值，要重复使用的数据通常会存放在寄存器中。不过可惜好东西并不多，x86 ISA 仅能够提供8个GPRs ，数量之微也使得它一直处

18、于耗尽状态，而同代的处理器则可提供更多的GPRs，比如PowerPC 604 RISC 架构可提供32个GPRs 。由于没有足够的GPRs可用，x86编译器为了得出正确可用的数据，只得花费大量时间在缓慢的数据排序上。 为了解决这样的瓶颈，x86-64 ISA 带来了更多更好的寄存器。首先它增加了8个GPRs，总数达到16 ，并且它们都没有32-bit 值的限制，都能储存64-bit 数据类型。此外在新的GPRs中，x86-64 还包括了8个新的128-bi SSE/SSE2 寄存器，总共也是16个。在这样的处理后，x86-64 ISA 比x86 获得了性能的长足进步。x86-64 与x86 I

19、SA 相比增加的寄存器 那么性能的增长究竟有几何？这还要依据应用程序，要知道某些程序并没有使用上述的所有寄存器，不过它们在用x86-64 重新编译后，均可获得本地数据类型的好处。此外代码的复杂程度、应用程序的计算密度都会影响到性能，比如用Fortran 语言代码的性能增益就要比单纯的执行2进制数据来得明显。 也就是为什么会有些人说，64-bit 程序的性能与32-bit 比并没有没什么增益，但是在某些情况下，所见到的性能却是获得了实实在在的增长。3、指令集，性能增长的魅力 x86 ISA 在编程模块也存在一些恼人的问题，比如有些指令集是并不需要使用到的，现在MMX、3DNow、x87、SSE、

20、SSE2 和SSE3 已经能够处理之前的x86ISA 。x86-64 则丢弃了MMX、3DNow!、x87FPU ，而是把SSE和SSE2作为其核心指令集。SSE/SSE2 指令集能复制其它指令集的功能，但是在切换到64-bit 模式后，WinXP x64 就不能够执行FPU和MMX 寄存器。也就是说MMX、3DNow! 和x87 FPU 在WOW64 32-bit 兼容模式可以执行，但在64-bit 应用却不行。至于最新的SSE3 ，则有望在不远的将来被64-bit 处理器支持，AMD 也预计在AMD64 架构加入SSE3 的支持。 x87 FPU 与RISC 设计相比，一直被认为乃x86

21、CPU 架构的短板，也就是说x86处理器的FPU 性能相当糟糕。SSE2 使用更现代的编程模块，取代了x87基于堆栈的编程模块，从而在浮点运数性能上获得了增长的潜力。SSE2 还取代了x87 的IEEE 80-bit 精度，换为可选择的IEEE 32-bit 或者64-bit 浮点运算。这样做的好处是x86-64 处理器在执行64-bit 模式的时候可获得类似RISC CPUs的浮点性能，不过由于精度的差异，这些结果和x87 FPU 的会有些区别。 由于64-bit ISA 取消了MMX、3DNow!和x87 FPU ，包括了汇编代码的程序将无法在Windows x64 编译。这也意味着应用程

22、序，包括游戏，使用汇编代码进行的优化都必须牺牲。那么在32-bit 到64-bit 转移的时候，x86-64 额外寄存器所带来的优势似乎又被这样给消去了。某些32-bit 游戏、程序如果使用大量优化的话，它完全可以达到转移到64-bit所带来的性能。 我们的测试平台和办法Pentium4 系统的所有测试都打开Hyper-Threading 功能。系统桌面被设置为1152x864 32-bit 85Hz 刷新率，所有测试垂直刷新功能都被禁止。进行的测试包括了以下应用程序：SiSoft Sandra 2005 SR1 10.50 DOOM 3 1.1 with trdelta1 demo Far

23、Cry 1.3 with tr3-pier demo Unreal Tournament 2004 v3355 with trdemo1 The Chronicles of Riddick: Escape from Butcher Bay with trdemo3 3DMark05 v120 POV-Ray for Windows 3.6.1a 32-bit POV-Ray for Windows 3.6 64-bit picCOLOR v4.0 build 532 32-bit picCOLOR v4.0 build 532 64-bit The Panorama Factory v3.3

24、The Panorama Factory v3.3 AMD64 Edition Beta 3 Blobby Dancer for AMD64 demo 五、测试结果 由于大部分人对游戏都会非常感兴趣，因此我们也从此测试开始。首个测试是“超世纪战警:逃离屠场”，这是个非常火暴的游戏，很多玩家甚至认为它比Doom3 还要略胜一筹。该游戏除了32-bit版本外，还特地开发了64-bit 版本。 在测试时候我们首先用正常的游戏记录demo，然后在通过回放的形式进行测试。在GeForce 6 系列GPUs，游戏支持高级的软渲染模式，但是显示卡的负担也非常吃力。1、超世纪战警:逃离屠场 以下测试结果中，如

25、果标明“Win32”表示测试的系统是32-bit 版本Windows XP Pro ，如果“Win64”则表示运行在WinXP Pro x64 RC2 。标注“32-bit”则是使用32-bit 的应用程序，标注“64-bit”则表明使用64-bit应用程序。不过在很多情况可能会是“Win64”和“32-bit”的混合体，它是在Windows x64 操作系统执行32-bit 程序。 AMD 和Intel CPU 在使用64-bit 模式的时候并没有获得巨大的性能进步。不过有趣的是，Athlon64 在WinXP x64 执行32-bit 代码要比WinXP 32-bit 快。Pentium4

26、 则相反，在64-bit 操作系统的性能反而不及32-bit 。似乎转移到64-bit 应用的性能并非如预期的理想。2、Doom3 接着我们使用一些32-bit 游戏进行测试，由于可使用的64-bit 游戏并不多，我们在测试的时候多少有些被动。在此我们也是用录制demo的方式，然后是回放测试。 Doom3 在转移到64-bit 操作系统的时候并没有获得性能增长或者损失，这对于准备换平台的人来说可是个好消息。3、Far Cry Far Cry 是个非常有趣的游戏，它和Riddick 一样，在包装盒上使用了AMD64 的Logo 。不过和Riddick 不同，Far Cry 的64-bit 版本一

27、再拖延，现在我们也只有使用32-bit 的方式测试。4、虚幻竞技场2004 Pentium4 在使用64-bit 操作系统的时候，获得了一定性能进步。保守点说，32-bit 游戏在WinXP x64 的执行效能要比WinXP 32 bits模式的好。5、picCOLOR 专业测试 picCOLOR 是一个图象处理和分析的工具，也是从32-bit 应用程序转移到64-bit 的典型。它被广泛使用在科学应用上，比如质点流量分析。picCOLOR 也用进了CPU 技术的优点，包括MMX、SSE2和Hyper-Threading ，由于有64-bt 版本，所以我们能够测试x86-64 ISA 。 对比

28、64-bit 和32bit 的性能比较并不直观，由于32-bit 程序使用了一些汇编代码进行优化,并加入MMX来对程序进行加速。由于MMX 不支持的缘故，汇编代码在64-bit模式将不能够被执行，64-bit编译器也没法执行64-bit编译。也就是说，picCOLOR 64-bit 模式没有优化的代码。 幸好，32-bit picCOLOR 包括了禁止MMX code 的功能，我们也得以从高阶语言(C语言）执行2进制编译器，picCOLOR 的32-bit和64-bit模式也能够获得比较。在下面的图表中，标注32-bit/No MMX”表示没有包括MMX 代码。 与32-bit 版本没有使用M

29、MX 汇编代码优化的程序相比，Pentium4和Athlon64 在64-bit都获得了瞩目的性能进步。不过有个现象也非常有趣，Pentium4 在32-bit模式有较好的性能，而Athlon64 4000+ 在64-bit模式表现更加优秀，究其原因是Athlon64 使用x86-64 ISA 的收益。 另一方面，32-bit picCOLOR 在使用MMX 后，要比没有使用要更快，而在WinXP x64 运行32-bit 程序的时候，几乎没有任何性能增长或者丢失。6、Thee Pannoramma Faactorry Thhe Paanoraama FFactoory是一一个专门制制作具有3

30、360度环环场效果的的影像式虚虚拟现实软软件，您也也可以使用用它来制作作出超广角角的照片，而而且只要轻轻轻松几个个步骤就可可以做到，再再也不需要要使用Phhotosshop等等影像编修修软件大费费周章的做做调整了。 在转移到到64-bbit 模模式获得的的性能增长长是显著的的，Athhlon664 在664-biit 模式式几乎有11一分钟的的增长，而而Penttium44 获得的的性能也相相似。 交换换函数，作作为程序性性能的核心心部分，在在使用x886-ISSA 后获获得了巨大大的进步。在整体时时间，我们们不相信读读/写等 I/O 函数被包包括在 PPanorrama Facttory 的计算中中。7、PPOV-RRay 是指建建立逼真出出色图片的的电脑绘图图技术. POV-Ray即即属此类的的绘图软件件。 Athllon644 在POOV-Raay 644-bitt 模式渲渲染要快110秒钟，而而Penttium44 在644-bitt 模式则则更慢。至至于在322-bitt 程序，PP4 在WWinXP