Intel EM64T技术详解

兼容性方面的改进

Intel官方是给EM64T这样定义的：EM64T全称Extended Memory 64 Technology，即64位内存扩展技术，它是Intel IA-32架构（Intel Architectur-32 extension）的一个扩展，且兼容原来的架构。通过增加CPU的运算位宽扩展增加CPU和内存之间的位宽，从而让系统支持更大容量的内存（32bit处理器最多只能支持内存容量只有4GB，而64bit的最高则达64GB）。

为了实现64bit和32bit两种运算间的兼容，Intel在原来32bit处理器核心的基础上加入了8个64 bit GPRs（通用寄存器）和内存指针（memory pointers），从而实现了64 bit内存寻址。在理论上，虽然EM64T架构最高可以支持64 bit内存寻址，但由于设计和制造工艺等方面的因素，并非所有EM64T的处理器都能达到理论的上限，所以，在64 bit和32bit内存寻址之间提供一个48 bit的虚拟内存寻址，以增强两者间的兼容性。

EM64T模式的运行及识别

既然，EM64T是一种兼容性很强的64 bit扩展技术，那么它是如何工作的呢？

Intel为支持EM64T技术的处理器可分为两大类：传统IA-32模式和IA-32e扩展模式，两大类下具体又可分为多种运行模式，具体如下表：在支持EM64T技术的处理器内有一个称之为扩展功能激活寄存器（Extended Feature Enable Register，IA32_EFER）的部件，其中一个被称作长模式有效（Long Mode Active，LMA)的Bit10控制器控制EM64T是否被激活。当LMA＝0时，处理器便作为一颗标准的32 bit（IA32）处理器运行在传统IA-32模式；当LMA＝1时，EM64T便被激活，处理器会运行在IA-32e扩展模式下。

在IA-32e扩展模式下的兼容模式和64位模式，两者都需要64bit操作系统和64bit驱动程序的支持，但后者才是真正的64bit计算。在64bit模式下，必须要有64bit的操作系统、驱动程序和应用程序三者合作。此时，处理器内的新增的8个GPRs和8个SSE寄存器（XMM8 -XMM15）才会被激活，原有的8个GPRS(RAX, RBX, RCX, RDX, RSI, RDI, RBP, RSP）的宽度也会同时扩展为64bit，并且启用64bit指令指针。此时，处理器才能利用64bit指令操作来支持64bit内存寻址，进行双精度（64bit）整数运算。

而在另一种兼容模式下，计算机允许在64bit操作系统下不需要预编译就可以运行大多数传统16bit或32bit应用程序，这和传统IA-32模式下基本相同，只不过此时的操作系统和驱动程序都是64bit的。

从上面的描述我们可以看出，在不同模式的转换中，处理最大的变化便是寄存器的改变。这正是因为64bit与32bit定义的最大不同就是在寄存器上。我们可以从下表看出寄存器的具体变化情况。

在上表中，我们可以清楚地看到处理器的寄存器在不同模式下的变化情况。虽然支持EM64T的Prescott核心拥有16个GPRs（通用寄存器），但他们并非任何时候都会工作的，Intel根据不同的运行模式定义了他们的工作状态。

支持EM64T的处理器型号

EM64T技术最早是被应用在采用了Nocona核心的Xeon处理器上，尽管Prescott核心支持EM64T技术，但直到最近的 Prescott 2M核心，EM64T才开始被激活。这样，支持此技术的处理器便有Xeon、Pentium 4 Extreme Edition以及Pentium 4 600系列等，具体的处理器型号请参阅下表。

（责任编辑：城尘）