Athlon 64 Architektur und 64 Bit im Detail


Erschienen: 22.10.2003, Autor: Christoph Buhtz
64 Bit vs. 32 Bit: Doppelte Leistung?

Nein, natürlich nicht. Zwar kann die 64 Bit Technologie mehr Speicher adressieren als sein Vorgänger, doch bleibt dies für die Rechenleistung relativ bedeutunglos! Mehr kommt es darauf an, wieviel Befehle die CPU pro Takt verarbeiten kann (IPC, instructions per cycle). Die Annahme, das ein 64 Bit Prozessor doppelt so schnell wie ein 32 Bit Prozessor sei, ist also grundlegend falsch! Beim neuen AMD64 wird die Mehrleistung beispielsweise eher durch den größeren L2 Cache erreicht. Außerdem wurde der L1 Translation Look aside Buffer (Pufferspeicher für Befehlsregister) von 24 auf 40 Einträge erhöht und der L2 Translation Look von 256 auf 512 Einträge erweitert. Der Branch Prediciton History Counter (Sprungvorhersage) erfuhr auch eine Vergrößerung von 4 KB auf 16 KB. Auch die Pipelines für Fest- und Fließkomma wurden um je zwei Stufen erweitert: 12 Stufen für Integer- und 17 Stufen für Floating-Point-Berechnungen. Natürlich waren dies nicht die einzigen Veränderungen an der Architektur des neuen K8, doch wollen wir an dieser Stelle doch nicht auf weitere Details eingehen.

Die Betriebsmodi

Da die neue 64 Bit Technologie natürlich noch nicht alle Programme verwenden bzw. unterstützen, ist der neue AMD Athlon 64 natürlich "abwärtskompatibel". Er kann genauso gut mit 32 Bit Anwendungen umgehen. Hier sind die verschiedenen Betriebsmodi einmal aufgelistet:

  • Long Mode (64 Bit Mode)
  • Long Mode, Compatibility Mode (32/64 Bit)
  • Lagacy Mode (16/32 Bit)
Der AMD Athlon mit 64 Bit nutzt im Long Mode auch alle 64 Bit Funktionen. Zusätzlich kann er acht neue SSE-Register und Mehrzweck Rechenregister in Anspruch nehmen. Für die Speicher Adressierung nutzt der AMD 64 aber nicht volle 64 Bit, sondern nur 40 Bit. Damit können dann 1.024 Gigabyte (1 Terrabyte) Speicher adressiert werden, was zur Zeit noch voll ausreicht.

Der Long Mode Compatibility ist ein vielseitiger Modi: Hier kann ein 64 Bit Betriebssystem auch 16 und 32 Bit Programme ausführen. Der Prozessor kann im Betrieb zwischen diesen beiden Betriebsarten automatisch wechseln und optimiert sich sozusagen selbst. Beim Lagacy Mode verhält sich der Prozessor wie eine gewöhnliche 32 Bit CPU und hat damit auch eine Speicherlimitierung von 4 Gigabyte.


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