AMD64

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AMD64 ist die x64-Implementierung der IA-32-x86-Architektur, die es auf x86-Prozessoren des Herstellers AMD u. a. ermöglicht, direkt mehr als 4 GiB Arbeitsspeicher zu adressieren. Die Befehlssatzerweiterung wurde ursprünglich 1999 für die K8-Generation von AMD entwickelt und ist seit 2003 mit den Opteron-Server-Prozessoren verfügbar.

Intel 64 ist die weitestgehend zu AMD64 kompatible Erweiterung für x86-Prozessoren von Intel. Der native 64-Bit Modus, in welchem 64-Bit-Register und Adressen zur Verfügung stehen, wird vom AMD auch als bezeichnet. Zusätzlich steht als ein mit dem 32-Bit- kompatibler Modus zur Verfügung, sodass unmodifizierte 32-Bit-Programme weiterhin ausgeführt werden können, während sich der Prozessor im nativen 64-Bit-Modus befindet. Der baut architektonisch auf dem 32-Bit- des 80386 auf, der aus dem 16-Bit- des 80286 weiterentwickelt wurde, der wiederum den (ebenfalls 16-bittigen) des 8086/8088 ersetzte. Die 16-Bit-Modi sind im nicht vorhanden.

Geschichte

In den 1990er Jahren gab es bereits zahlreiche 64-Bit-Prozessoren. Der hauptsächlich bei PCs eingesetzte x86-Prozessor war bereits 1985 mit dem Intel 80386 von einer 16-Bit- auf eine 32-Bit-Architektur (damals i386-Architektur, retronym IA-32 bezeichnet) erweitert worden. Aufgrund eines Lizenzaustauschabkommens zwischen Intel und AMD konnten beide Firmen Erweiterungen von der jeweils anderen auch in den eigenen x86-Prozessoren verwenden.

Ende der 1990er Jahre wollte nun Intel ebenfalls ins Geschäft mit 64-Bit-Prozessoren einsteigen, entwickelte dazu jedoch eine neue Prozessorarchitektur, die mit x86 nichts zu tun hatte. Am 4. Oktober 1999 stellte Intel den ersten „Itanium“-Prozessor, das Ergebnis dieser gemeinsamen Arbeit mit HP, vor.<ref>Michael Kanellos: Intel Names Merced Chip Itanium. In: CNET News.com. 4. Oktober 1999, abgerufen am 7. August 2013 (). </ref>

Um zu unterstreichen, dass die Itanium-Architektur die Nachfolge der IA-32-x86-Architektur antreten sollte, nannte Intel diese „IA-64“ – „Intel Architecture 64-Bit.“ IA-32 bezeichnete als „Intel Architecture 32-Bit“ bereits die x86-Architektur des i386, also 32-Bit-x86.

AMD konterte mit einem Gegenentwurf, der auf der bestehenden 32-Bit-x86-Architektur IA-32 aufbaute und diese um einen 64-Bit-Modus erweitern sollte: Am 5. Oktober 1999, einen Tag nach der Itanium-Vorstellung, verkündete AMD, an einer Befehlssatzerweiterung unter dem Titel x86-64 zu arbeiten.<ref>AMD Discloses New Technologies at Microprocessor Forum. In: press release. AMD, 5. Oktober 1999, abgerufen am 9. November 2010 (). </ref> Im Gegensatz zu Intels 64-Bit-Architektur Itanium/IA-64 baute AMDs Entwurf auf dem herkömmlichen 32-Bit-Prozessoren mit IA-32-Befehlssatz auf, deren Register im 64-Bit-Modus verbreitert wurden. x86-64 ist dadurch uneingeschränkt zur bisherigen 32-Bit- und sogar zur 16-Bit-Architektur abwärtskompatibel. Als größter Vorteil erwies sich im 64-Bit-Modus jedoch die Verdoppelung der verfügbaren Register, sodass mit x86-64 nicht nur ein größerer Speicherbereich adressierbar ist, sondern in manchen Fällen Leistungsverbesserungen allein durch die breiteren Register erzielt werden konnten.

Im August 2000 lieferte AMD eine erste Spezifikation<ref>AMD Releases x86-64 Architectural Specification; Enables Market Driven Migration to 64-Bit Computing. In: press release. AMD, 10. August 2000, abgerufen am 9. November 2010 (). </ref> und zeigte damit, dass ein sanfter Übergang von 32- auf 64-Bit-Umgebungen bei gleichzeitiger Modernisierung der x86-Architektur möglich war.

Intel beteiligte sich vorerst nicht an der x86-kompatiblen 64-Bit-Erweiterung und konzentrierte sich voll auf Itanium (IA-64), von dem bereits 2001 erste Prozessoren verfügbar waren. Itanium kam jedoch nicht richtig in Fahrt – da die IA-64-Architektur nicht zu x86 (IA-32) kompatibel war, musste die Software erst dafür geschrieben werden, was Zeit kostete.

Bei AMD dauerte es zwar bis zum April 2003, bis erste Opteron-Prozessoren mit der bei der Veröffentlichung in AMD64 umgetauften 64-Bit-Erweiterung verfügbar waren, diese wurden jedoch vom Markt sehr gut angenommen. Bestehende 32-Bit-x86-Software lief auch im 64-Bit-Modus, ohne verändert werden zu müssen. Mit den Opteron-Prozessoren erreichte AMD eine signifikante Beteiligung im x86-Servermarkt.

x86-64

→ Hauptartikel: x64

Ab Mitte der 2000er Jahre wurde AMD64 (vormals x86-64) und Intel 64 (vormals EM64T) auch mehr und mehr in Desktop-Prozessoren integriert. So gut wie alle Prozessoren nach der AMD-K8- von AMD sowie der Intel-Core-Mikroarchitektur von Intel bieten die 64-Bit-Befehlssatzerweiterung. Da AMD64 und Intel 64 nahezu identisch sind, hat sich, neben „amd64,“ die Bezeichnung „x64“ für 64-Bit-x86 bzw. 64-Bit-„IA-32“ durchgesetzt – auch in Abgrenzung zur inkompatiblen „Intel Architecture 64-Bit“ IA-64 des Itanium von Intel und HP, die seit 2016 nicht mehr weiterentwickelt wird.

Aufgrund der vielen sehr ähnlichen Bezeichnungen hat sich auch der Entwicklungsname x86-64, vor allem bei Architekturbezeichnungen, erhalten. So geben Kernel von Unix-Betriebssystemen (z. B. Linux oder XNU) bei der Eingabe von uname -m diese Bezeichnung, allerdings mit einem Unterstrich statt einem Bindestrich, aus. Ohne genauen Kontext bezeichnet x86_64 oder „x86-64“ dann sowohl die Implementierung von AMD – „AMD64“ – als auch jene von Intel – „Intel 64.“

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bezeichnungen x64 und x86-64 grundsätzlich sowohl für AMD64 als auch für Intel 64 stehen. Im Kontext von Software steht jedoch auch amd64 (meist in Kleinbuchstaben) ebenfalls für beide Implementierungen.

Implementierungen

Folgende Modelle verfügen über eine Implementierung der x64-Architektur AMD64:

• Opteron
• Athlon 64
• Athlon 64 X2
• Athlon 64 FX
• Athlon II
• Turion 64
• Turion 64 X2
• Sempron
• Phenom
• Phenom II
• FX
• Fusion
• Ryzen

Weblinks

• AMD64 Architecture Tech Docs (englisch), technische Dokumentation der AMD64-Architektur, PDF-Liste von AMD

Einzelnachweise

<references />

Betriebsmodi	Real Mode • Protected Mode • Virtual 8086 Mode • System Management Mode • Long Mode • Compatibility Mode
Befehlssatzerweiterungen	x87 ⬝ PAE ⬝ NX ⬝ AMD64/Intel 64 (x64) ⬝ HTT ⬝ VT-x/AMD-V/VIA VT ⬝ 3DNow! ⬝ MMX ⬝ SSE ⬝ SSE2 ⬝ PadLock ⬝ SSE3 ⬝ SSSE3 ⬝ SSE4 ⬝ SSE4a ⬝ SSE5 ⬝ F16C ⬝ AVX ⬝ CLMUL ⬝ AES-NI ⬝ FMA ⬝ TSX ⬝ BMI ⬝ MPX ⬝ SGX ⬝ SME ⬝ FRED ⬝ APX

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AMD FX • Liste der AMD-K10-Prozessoren (Desktop)

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Liste aller Prozessoren ab 1970 • alle Modellnummern von 2004 bis 2009

Vor-x86-Prozessoren	Desktop 4004 • 4040 • 8008 • 8080 • 8085
iAPX-86 bis zur 4. Generation	Desktop 8086 • 8088 • 80186 • 80188 • 80286 • 80386 (i386) • 80486 (i486) • Overdrive-Versionen
Pentium-Serie	Desktop Pentium (MMX) • Pentium II • Pentium III • Pentium 4 • Pentium 4 XE • Pentium D • Pentium XE • Pentium Dual-Core • Overdrive-Versionen Mobil Mobile Pentium 4 • Pentium M • Pentium Dual-Core Server Pentium Pro
Celeron-Serie	Desktop Celeron (P6) • Celeron (NetBurst) • Celeron D • Celeron (Core) • Celeron Dual-Core Mobil Mobile Celeron • Celeron M
Core-Serie	Desktop Core (Core Solo, Core Duo) • Core 2 • Core i • Core M
Xeon-Serie	ii Server Xeon (P6) • Xeon (NetBurst) • Xeon (Core) • Xeon (Nehalem) • Xeon (Sandy Bridge) • Xeon (Ivy Bridge) • Xeon (Haswell) • Xeon (Broadwell) • Xeon (Skylake) • Xeon (Kaby Lake) • Xeon (Coffee Lake) • Xeon (Cascade Lake) • Xeon (Ice Lake) • Xeon (Sapphire Rapids)
Atom-Serie	Desktop Atom
x86-kompatible SoCs	Desktop Quark • Edison
Nicht-x86-Prozessoren	Desktop iAPX 432 • i860 • i960 • Itanium • Itanium 2 • XScale

Weitere Listen: Celeron • Pentium • Core 2 • Core i

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