64位系统深入剖析：不仅是内存这么简单

来源：IT168.com 作者：出处：巧巧读书 2007-12-06 进入讨论组

　　在我们深入之前，先让我们来了解一下一些64位计算的基本概念：

　　关于32位和64位，在我们探讨计算机程序员所说的“高层次”的差别（编程的差别）之前，先需要理解一些“低层次”的差别，我们要谈的焦点就是“word”。

　　正如我们此前解释的，一个word就是一组要被同时处理的数据信息组合，它可能是你运行的程序里的一些数据，也可能是处理这些数据的一个指令。大多数时候指令或数据都是很长的，所以会被分割成几个word来被CPU处理。

　　那么，如果一些指令很大，而一些指令很小，word的大小要多少才合适呢？它的决定因素是什么？

　　有些时候是历史、兼容方面的原因，另外还有一个很大的因素对其有决定作用，那就是处理器的寄存器（register）。

　　寄存器用来保存参加运算的操作数和中间结果，它是一个CPU可以同时处理的数据最大值。因为寄存器是CPU可以同时处理的最大数据长度，所以把word的大小设定为寄存器的大小就是很有必要的，这样一来，CPU就可以永远每次都处理标准同样大小的数据了。

　　以上是寄存器的原因，那么历史的原因是什么呢？其实就是因为，最早的x86处理器——8086，它的构架定为16 bits大小寄存器，这意味着每条指令、每块数据以及每个内存寻址都必须是16 bits的。

小提示：1汉字=2字节=16位=2byte=16bit

　　这些基本的老式处理器不像现在的处理器这么智能，它们不允许数据分成多个word来处理，使得处理器的处理能力受到了很大的限制（本来频率又低……），如果要处理的数据大于16 bits，它会被分割来处理，如果数据小于16 bits大小，就必须填充到16 bits大小处理器才可处理。

　　近年来处理器性能频率得到了极大的提升，也提出了“桥接word”的处理概念，但是x86构架处理器还是需要受16 bits大小word处理方式的限制。而为了满足我们对计算机处理大量数据的日益增长的需求，计算机工程师们就开发除了一种分段管线的处理概念——一次多发出几个16bit word来同时处理。

寄存器

　　这个概念就产生了我们现在所听到的32位和64位的区别：一个32位的处理器可以同时处理双word数据（dwords），也就是两个16-bit数据同时处理；而一个64位处理器可以同时处理四个word数据（qwords），也就是四个16-bit数据被同时处理。

　　现代的处理器没有是直接利用16-bit word的，那么为什么还要保留这个古老的原则呢？答案很简单，这就是出于兼容性的考虑，x86构架的整个目的就是为了创建一个可以因循的标准，所以会带来很大的历史负担。一个真正的64位处理器（例如Itanium、SPARC等）一点都不知道如何处理16-bit word指令数据，正如同一个16位处理器不知如何处理64-bit数据一样——它们一点都不兼容。