X86-64

X86-64 is de 64 bit-uitbreiding van de x86-instructieset. De specificatie is ontwikkeld door AMD en werd uitgebracht in 2000. Soms wordt de instructieset kort aangeduid met x64. Ze is ook toegepast door Intel en VIA. Intel heeft de instructieset licht aangepast en noemde die EM64T, sinds 2006 Intel 64..

De instructieset ondersteunt veel grotere virtuele en fysieke adresruimtes dan mogelijk zijn op x86, waardoor programmeurs kunnen werken met veel grotere datasets. X86-64 biedt ook 64 bit-registers voor algemene doeleinden en tal van andere verbeteringen. Het is compatibel met 32 bits-code. Omdat de volledige 32 bitsinstructieset geïmplementeerd blijft in de hardware kunnen bestaande 32 bit-x86-opdrachten uitgevoerd worden zonder compatibiliteitsproblemen of prestatievermindering. Hoewel bestaande applicaties die zijn hercodeerd naar het ontwerp profiteren van nieuwe functies waardoor de prestatie aanzienlijk toeneemt.

De x86-64-specificatie heeft geen enkele overeenkomst met de oudere Intel IA-64-architectuur (van de Itanium), die niet compatibel is met de x86-, noch met de x86-64-architectuur.

Implementaties

AMD64

AMD Athlon 64 FX, een processor met AMD64 (boven- en onderkant)
Handboeken van AMD64

AMD64 is een 64 bit-processorarchitectuur ontwikkeld door AMD. Het is een aanvulling op de x86-architectuur, die AMD64-processors nog volledig ondersteunen. AMD64 staat ook bekend als x86-64. De volgende processors hebben AMD64 aan boord:

De volgende processors hebben EM64T, Intels implementatie van AMD64, aan boord:

Intel 64 (eerder EM64T)

Intel 64, voorheen EM64T (Extended Memory 64-bit Technology) is Intels implementatie van AMD's AMD64-architectuur, een aanvulling op de IA-32-instructieset die 64 bitextensies toevoegt aan de x86-architectuur. Het is haast volledig gelijk aan AMD64 en wordt daarom ook wel gekscherend iAMD64 genoemd. Als verzamelnaam voor de verschillende 64 bituitbreidingen op de x86-instructieset wordt meestal de term x86-64 gebruikt.

Intels eerste processor die actief gebruik maakte van EM64T was de Nocona in 2004. Omdat de Xeon zelf direct gebaseerd is op de Pentium 4, heeft laatstgenoemde ook EM64T ingebakken, hoewel de feature in de meeste Pentium 4's nog niet is aangezet. Waarschijnlijk heeft dit ermee te maken dat Intel de techniek nog niet helemaal geperfectioneerd had toen de (destijds) nieuwe Prescott werd geïntroduceerd. Dit was ook het geval met hyper-threading, wat tevens al een aantal keer verbeterd werd eer het werd geactiveerd. Met de Pentium 4 "F" brengt Intel EM64T nu ook naar de thuisgebruiker. De Pentium 4 voegt ook eXecute Disable (XD) toe tot de mogelijkheden van de processor, Intels naam voor de NX-bit.

EM64T geeft applicaties toegang tot meer dan de 32 bitlimiet van 4 GiB werkgeheugen. De AMD64-architectuur voegt ook nog extra registers en andere prestatieverbeteringen toe aan de instructieset. De theoretische geheugenlimiet met 64 bitgeheugenadressering is 216 biljoen gibibyte, dit is gelijk aan 16 exbibyte (EiB).

De geschiedenis van het EM64T-project is lang en onduidelijk. Dit is vooral te wijten aan Intel zelf. Het begon onder de codenaam Yamhill, een stad in de staat Oregon in de VS. Na het bestaan van het project een aantal jaar te hebben verzwegen, bekende Intel begin 2004 dat ze bezig waren met het project. Op dit moment was Yamhill omgetoverd in CT (Clackamas Technology). Enkele weken na de aankondiging van CT kwam Intel met de nieuwe naam IA-32E, wat weer is veranderd in EM64T. Het hoofd van Intel, Craig Barrett, heeft toegegeven dat het project een van hun slechtst bewaarde geheimen is geweest. In september 2006 verving Intel de naam EM64T door Intel 64. Intel gebruikt die naam in 2026 nog voor zijn handleidingen.

x86-64 is niet compatibel met IA-64, de 64 bittechnologie die gebruikt werd voor de Itanium. Dit houdt in dat EM64T-processors niet de programma's kunnen draaien die voor IA-64 ontworpen zijn. IA-64 is een compleet nieuwe architectuur, terwijl AMD64 een aanvulling is op de originele x86-instructieset. IA-64 kan weliswaar 32 bit-x86-instructies uitvoeren, maar dit gaat zo traag dat het voor gebruikers minder geschikt is.

Intel probeerde om twee redenen het bestaan van EM64T voor een lange tijd te verzwijgen. De eerste is dat het haar klanten niet aan het twijfelen wilde brengen over de toekomst van IA-64 (waar de Itanium en Itanium 2 gebruik van maken). Het succes van de Opteron- en Athlon 64-processors van AMD betekende echter dat Intel moest reageren op de competitie. De tweede reden dat Intel EM64T niet wilde toegeven is dat de technologie een kloon is van het door AMD ontwikkelde AMD64. In de documentatie van EM64T wordt dan ook helemaal niets gezegd over de oorsprong van de technologie. Dit was een klap in het gezicht voor Intel, omdat die voorheen altijd de eerste was met de voorgaande instructiesets.

Marktanalyse

AMD Athlon 64 X2 E6 3800

Met AMD64 is AMD voor het eerst van de gewoonte afgeweken om altijd maar Intels standaarden te volgen. AMD volgt nu Intels eerdere aanpak door te proberen de x86-architectuur steeds verder uit te breiden. Intel deed dit van de 16 bits-8086 tot de 32 bits-80386 en verder, zonder de compatibiliteit met vorige standaarden te verliezen. AMD64 vult de 32 bits-x86-architectuur (IA-32) aan door het toevoegen van 64 bit-registers, die (om de compatibiliteit te bewaren) ook de 32 en 16 bits-modi ondersteunen zodat oudere programma's (die geen gebruik maken van 64 bit) prima uitgevoerd kunnen worden. De AMD64-architectuur maakt ook gebruik van NX-bit, die de computer beschermt tegen zogenaamde "buffer overflows".

Zie ook