64位计算，引导应用未来
从INTEL推出第一台X86处理器开始，到基于32位的X86处理器，至今经历了近20年的发展。以INTEL Xeon为代表的X86计算平台已经成为计算机业的行业标准。从8路服务器（比8路的SMP提供更好的服务）到单处理器工作站和极瘦双处理器刀片服务器。INTEL公司在Xeon的设计无论在功能上还是形式上都会考虑最广泛的最终用户的要求，而其处理耗电量低，辐射少，体积小，兼容多种操作系统的特点，也促成了INTEL公司在32位计算平台上的优势无人可比。
但在近二十年里，随着各行业信息化的逐步深入，以往的32位计算平台在越来越多的高端应用中则显得力不从心，取而代之的则是多种64位计算平台。基于开放标准的IA64计算平台的快速发展无疑是广大用户的福音。首先，Intel和HP共同研发的IA64 EPIC（显性并行指令计算）作为IA64计算平台的体系结构，并不是单纯地完善某一个现有的结构体系，而是突破了RISC和CISC的局限性，能够以并行方式进行快速准确地处理，使得基于IA64体系结构的HP Integrity动能服务器能够在性能、性价比、可靠性、可用性、可伸缩性等方面可以全面超越64位RISC系统；其次，基于工业标准的安腾服务器可以通过批量生产来降低成本，从而降低了用户进入高端计算的门槛。而且，由于它建立起一个基于工业标准技术之上、能够支持业界成百上千家企业开发的与之相兼容的体系，从而为用户提供了广泛的应用系统选择空间。
64位计算的最大优势是它可以让PC拥有更多的内存地址空间。普通的32位CPU，软件可寻址内存最大为4GB（约40亿字节），而64位CPU理论上最大可使用16EB（exabyte，16×10亿×10亿字节）。如32位的桌面处理器如Intel的Pentium 4、AMD的 Athlon XP、Apple采用的Motorola G4地址空间支持的最大内存为4GB，这些内存对一些诸如文字处理等的常规应用影响不大，但是对于音视频编辑、CAD一类的复杂工程软件和游戏等应用则影响较大。
64位计算技术提供了如此美好的应用前景，但软件技术的局限，暂时抑制了64位计算技术在市场中的应用。为了让市场能够更加广泛的应用64位计算技术，INTEL公司在覆盖了32位平台，规划出64位应用前景的技术上，在2004年推出了至强64位处理器，顺利链接起目前市场应用过程中的间隙。
什么是至强64
至强64就是32位64位计算的混合模式地的计算平台，是INTEL公司2004年最新推出至强处理器的升级版本，其本质是32位计算平台扩展。至强64的显著特性就是在支持32位应用程序的同时，也能运行64位应用程序。因此至强64处理器能够兼容当前市场上所有的基于16位和32位软件，同时对64位架构下开发的应用软件也能够完全兼容。
英特尔至强64处理器缓存是嵌入于处理器芯片内的高速内存。储存在处理器内建快取中的数据，其存取速度远高于储存于硬盘或其它系统内存中的数据，故能提供更优异的效能、更高的数据流量、以及更高的使用者效益。
至强64处理器3.20 GHz支援533MHz的系统总线。它支援包括网站主机、数据快取、搜寻引擎、安全系统、串流媒体、高效能运算等用途广泛的服务器应用，工作站方面则涵盖数字内容创作、机械与电子设计、金融分析、以及3D模型设计等。
对内存寻址来说，目前32位X86架构的最大寻址能力仅为232字节，即4GB，远不能满足高端工作站、网络服务器和数据库服务器的处理需求。而至强64技术所具有的64位寻址能力，意味着处理器的虚拟寻址空间可以达到264字节，即18000TB，足够解决高端应用中的内存寻址瓶颈。
从技术角度讲，64位运算意味着CPU需要同时具备64位执行和64位寻址两项能力。寄存器是CPU内部用来创建和储存CPU运算结果和其它运算结果的地方。标准的32位X86架构包括8个通用寄存器（GPR）， 至强64在又增加了8组（R8-R9），将通用寄存器的数目提高到了16组，且X86-64的8组寄存器默认状态下就是64位。
另外至强64还增加了8组128位XMM寄存器，它们将为单指令多数据流（SIMD）技术提供更多的运算空间。这些128位的寄存器将提供在矢量和标量计算模式下进行128位双精度处理的能力，为3D建模、矢量分析和虚拟现实的实现提供64位的硬件基础。通过这些新增的寄存器，可以在一个时钟周期中传输更多的信息。
至强64处理器采用INTEL公司开发的超线程技术。这种技术能利用超线程软件最大限度地挖掘处理器资源，将任务分成几段同时执行，大大提高了处理器的效率。在一个支持超线程处理器的系统中，支持多线程的应用程序可以获得30%左右的性能提升。超线程技术中的“线程”同时包括软件设计中的“线程”和“进程”2个概念。在某种角度，可以认为超线程技术是把一部分CPU分时调用的工作从软件转移到硬件。还有Intel NetBurst微架构技术，将前端总线、带宽、最大内存等大大提高，从而改善了系统的整体表现。
至强64处理器采用了HyperTransport技术来进行数据交换，而其数据带宽达到了3.2GBps。除此以外，在处理器与芯片组之间以及主板芯片的主要数据通道都采用了HyperTransport。INTEL公司开发的HyperTransport技术具有更高的速度以及更低的延迟时间。通过采用不同的工作频率以及工作位，HyperTransport可以为不同的应用环境提供从100MBps到6400MBps等不同带宽的总线。这样不但可以使用HyperTransport作为多处理器之间的数据通道，而且还使至强64通过不同的组和实现多种解决方案。
32/64混合计算的技术途径
INTEL至强64，在原x86指令集的基础上，增加了长模式，即64位扩展，把寄存器也扩展到了64位。长模式包括64位模式和兼容模式。同时采用了全新的LDT（闪电数据传输总线），把LDT控制器建于北桥芯片，再把所有PCI控制器移入南桥芯片，这种设计可以使北桥芯片和南桥芯片之间的数据带宽高达6.4GB/s。更重要的是，LDT总线能够同时为多个芯片组提供高速的连接，并使每个芯片组能与CPU相连，而且兼容当今的外围设备和输入/输出装置。至强64位的设计提供了近4.5TB的寻址能力，如此大量的内存已足够满足当前和将来的软件应用需求。
此外INTEL公司对至强64处理器的寄存器也作了改进。寄存器是处理器内部在运算过程中暂时存放数据的存储单元，里面保存着那些正准备要处理的数据或者是已经处理过的数据。CPU的运算单元访问寄存器所用时间要比访问处理器缓存以及内存的时间都要短。 增加寄存器，可减少CPU 访问处理器L1、L2缓存以及内存次数，从而提高CPU的工作速度。
为了更好的在32/64位混合模式下工作，至强64在技术结构提供了多种处理器工作模式。在“长模式”下如果用户使用64位操作系统以及为64位计算编译的软件，那么就可以获得8个新增64位通用寄存器、扩展6 4位通用寄存器等众多新特性。“长模式”下还包含了一种“兼容模式”，在此模式下用户可以在64位操作系统上运行32位的应用程序，从应用程序的角度看，在“兼容模式”下其所使用的处理器也就是普通32位X86处理器。而从操作系统的角度来看，常规的地址变换，中断以及系统数据结构操作都是在64位“长模式”下进行的。“传统模式”则是INTEL公司的64位处理器为32位应用所提供的运行模式，这种模式下的X86-64结构处理器的运行与一般的32位处理器没有区别，可以完全兼容目前的32位操作系统以及32位应用程序。
2004年将是服务器产品在技术上的一个革新年，包括明年PCI-Express内部接口技术、DDR 2内存技术以及800MHz前端总线Xeon DP等新技术将会普及。而INTEL推出的至强64处理器，在应用市场的中间阶段同样会提供各种高性能的服务器技术。
目前包括惠普、IBM、宝德在内的主流服务器供应商，都已经计划应用INTEL至强64的处理器来设计其服务器了，同时还将积极推动PCI-Express接口、DDR 2内存等技术在服务器领域的应用。此外，大多数设计主板的台湾厂商目前都已经开始设计基于INTEL至强64芯片组的主板。
尽管处理器只是服务器的一部分，但其技术上的变革将带到服务器产品的应用变化。而在变革的过程中，服务器厂商的应变和制造能力也将影响服务器市场的格局。这一点，2004年对于服务器厂商的表现至关重要。
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（出处：http://www.sheup.com）
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