这个cpu支持64位的操作系统吗?
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发布时间：2024-04-05 05:45
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时间：2024-08-10 08:46
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自从2000年微软推出全新的家用操作系统“Windows XP”至今，五年已经过去了，沉寂已久的市场即将面对又一次巨大的变革，这就是长期以来一直被人们传说得沸沸扬扬的微软下一代家用电脑操作系统，代号为“Longhorn”，而最终被微软命名为“Windows Vista”的64位操作系统。
64位系统在运行传统的32位Windows XP时性能究竟有多大的提升？同样的硬件平台在运行64位的Windows XP时会有什么样的表现？英特尔的64位平台和AMD的硬件平台在运行同样的测试程序时，哪一个能够得到更高的分数？
在本期的《封面故事》中，我们除了将向您全方位地介绍64位系统的知识和微软最新的64位操作系统“Windows Vista”之外，我们还特意搭建了4个分别由英特尔和AMD处理器组成的不同的64位硬件平台，使用Sandra2005等专业测试软件对64位系统和32位系统的性能进行了测试比较，带您深入体验64位系统与32位系统的异同。
当您在欣赏令人惊心动魄的科幻大片《星球大战前传III》的时候，您是否想到，我们所看到的这一幕幕亦真亦幻、惟妙惟肖的画面，都出自AMD最新的64位通用计算平台，正是这一平台的低价格与高性能保证了影片的大获成功。
今年5月19日，全球影迷期待的《星球大战》系列电影——《星战前传III：西斯的复仇》在全球公映，这部世界电影史上最负盛名的科幻片再次把科幻电影奇才导演乔治·卢卡斯想像的诡异空间展现在全世界面前。
2002年5月19日，《星战前传II：克隆人进攻》首映当天即收入8000万美元票房，最终的总票房是3.11亿美元；而在1999年5月19日首映的《星战前传：魅影危机》同样达到了6500万美元，最终票房为4.31亿。从此，5月19日便成了卢卡斯的幸运日。
是什么造就了乔治·卢卡斯和《星球大战》系列电影？是数字技术。事实上，正是乔治·卢卡斯在1977年执导的《星球大战》中前所未有地大规模运用电影特技，开创了崭新的电影天地，彻底改变了好莱坞对于科幻电影的否定态度。卢卡斯也抛开传统的胶片方式，全部影像都用“0”和“1”来记录和表现。这一次他尝试将后期处理工作从昂贵的专用图形工作站转向基于AMD 64处理器的通用服务器平台，结果电影制作速度明显提升，而且花费不多。《星战前传III》的后期制作总共做出了大约6800个镜头，这个数字让乔治·卢卡斯有充分的制片空间来“为所欲为”，最后卢卡斯从中精选了2200个镜头。而在《星战前传II》中，卢卡斯仅仅做出了4500个镜头。借助64位计算的速度优势，卢卡斯丰富了很多电影细节，激光剑的反光以及黑武士那可以当镜子的黑面具等，这些正是64位计算所带来的前所未有的创造力和魅力所在。
64位的发展历程
我们知道，x86结构在1981年随着IBM PC-XT个人电脑的中央处理器——Intel8086进入了人类的世界，这颗在当时拥有优秀性能和低廉价格的处理器，是一颗真正16位的微型处理器。英特尔随后发布的80286也是一颗16位的x86结构处理器，它采用16位的x86指令系统，但拥有更为先进的保护模式指令集。很快，PC的发展就使英特尔觉得有必要推出基于32位x86指令集的CPU——80386。从此以后的10多年间，80486、80586(Pentium)、80686(Pentium 2)、Pentium 3直到Pentium 4，英特尔一直牢牢占据着个人电脑发展路程上的核心地位。32位的x86架构也经历了10多年的风雨，过去20年中，x86以无可比拟的性能价格比优势成为计算平台的标准。x86系统以每年超过1亿台的装机量和90%以上的市场占有率被用户广泛认可，同时开放平台的良性竞争环境也推动着x86派的技术发展远远超过RISC体系
图1 微软操作系统发展史
x86产品已经从最初的PC机走入了工作站、服务器领域，大有取RISC而代之、统一计算天下的态势。在这个过程中，惟一阻碍x86进入高端企业市场的，就是x86仍然基于32位技术——对于高端的企业级服务器与工作站应用无能为力。伴随着企业计算应用的发展，64位应用越来越广泛，令x86向64位扩展势在必行，也成为统一64位计算标准的希望。与此同时，在个人、商务和移动计算领域，32位计算也渐渐开始显得力不从心，不管出于技术还是竞争需要，32位的时代已经渐渐开始过去了。
企业市场传统上一直是RISC厂商和UNIX的天下，英特尔虽然一直想打进去并获得与在个人电脑市场上同样的成功，但却迟迟未能如愿。因此，英特尔单独发布了专为64位市场而定做的IA-64架构以及相关的64位指令规格，并发布了名为Itantium(安腾)的企业级64位处理器。安腾确实是高性能的处理器，但是它的IA-64并不兼容x86-32指令集，也就是说个人电脑的应用程序并不能在安腾上运行，这样，大众用户实际上是被英特尔划到了64位的界外。
图2 32位程序可在64位windows下运行
不过，这正好给了AMD一个大好的机会，使其可以自己研发处理器架构并与英特尔分庭抗礼。虽然机会的出现犹如白驹过隙，但AMD牢牢抓住了它，研发出了自己的64位处理器架构，命名为x86-64。从这个名字我们就能看出，AMD的64位指令系统是从x86扩充而来的，并且，AMD让新的64位处理器兼容以往的32位指令集。也就是说，AMD的新处理器不但是一颗64位处理器，同时也是32位的。AMD成功了，它发布的Opteron处理器迅速被市场所接受，在一年之内，AMD推出了3个系列的64位处理器：面向服务器和工作站的Opteron系列；面向发烧友和顶级个人电脑的Athlon FX系列和面向高性能、低价格桌面电脑的Athlon 64系列。
要实现64位计算，光有硬件还是不够的。表面看来，64位操作系统似乎是刚出现不久的新事物，实际上，微软早在2001年就推出了Windows 2000 DataCenter的64位版本，是为英特尔安腾服务器推出的IA-64架构的操作系统，不能运行在个人电脑上。到了2003年，Windows Server 2003推出了四个版本，分别是专业版、Web服务器版、企业版和数据中心版；其中企业版和数据中心版都有32位和运行于安腾之上的64位两个版本，同时Windows XP也有64位的安腾工作站版，应该说微软在64位的路上是先行者。但是奈何素来所向披靡的Wintel联盟这次也犯了一个不大不小的错误：不能向下兼容32位应用。因此，在这个32位应用仍然占据主导地位的时代，这种纯64位的处理器和操作系统还难以被大众所接受。
正是因为上述原因，现在大家普遍认为64位时代是从x86领域出现64位计算才真正开始的。
在64位操作系统的竞争中，Linux可算独占先机。早在2002年，Red Hat Linux就已经支持AMD的64位处理器系列产品，包括高端的Opteron和低端的Athlon处理器。而随着Linux 2.6内核的发布, Linux对64位计算的支持可谓如虎添翼，Linux 2.6内核能够支持最大64GB的内存，能够处理大于2TB的文件系统，并且在基于x86的SMP系统中支持64个CPU，这些特性都使该内核和Linux更有资格成为关键任务系统的运行平台。借着Linux 2.6内核的发布，以SuSE为代表的Linux系统迅速出现了64位发行版。
在和Linux的64位赛跑中，Windows的起跑明显落后了。不过，微软战车的动力强劲，一旦开始加速，前进的速度不可小视。除了Windows XP Professional x64和Windows Server 2003 x64之外，Windows的下一代操作系统Vista已经出现了最新的Beta1版，并且32位版和64位版在同一时间发布，由此可以看到微软强攻64位操作系统市场的决心。
图3 支持超过4GB虚拟内存
除了Linux、Windows之外，64位操作系统阵营中还有一个不能忽略的身影：Sun公司的Solaris 10。Sun在总结Solaris 10的关键特性时，第一条就指出，它能够在广泛的SPARC和基于x86的系统上运行，包括新的AMD Opteron处理器；并保证与现有的应用程序兼容。所以说，对于x86系统平台的支持，是触手可及的64位应用
眼下，64位硬件平台、操作系统已经整装待发，部分高端应用程序也出现了64位版，那么我们是不是可以完全投入64位的怀抱了呢？
先让我们来看看目前Windows平台上典型的64位应用再下结论吧。目前微软已经有多款支持64位硬件的Windows操作系统，最新的Vista也同时推出了32位版和64位版，因此操作系统方面不成问题。除了操作系统和在硬件驱动方面的大量更新、升级，微软也已经推出SQL Server 2005(64位)，同时推出了SQL Server 2000的SP4补丁，以兼容64位计算平台。在开发工具方面，微软现在推出了64位的编译器，语言涵盖了C/C++、ASP、BASIC语言，它们通过使用Windows 64 API来开发兼容64位计算平台的应用程序。
另外，我们还看到越来越多的从64位平台获益的例子。比如北京超图地理信息技术有限公司在微软中国技术中心的全力支持与协助下，完成了其主打GIS软件产品：SueprMap DeskPro和SuperMap IS.NET 5.0在微软Windows64位操作系统的测试，测试结果表明上述两个产品能够全面支持64位操作系统，并且每秒响应的请求数量比32位操作系统中提高将近1倍，性能大幅提高。在微软公开的多个测试中，对同样的应用来说，64位应用的效率都比32位应用的效率要大大提升。
随着x86平台64位Windows的发布，国际著名软件厂商比如Adobe、BMC、IBM、McAfee、Oracle、Symantec、UGS和VERITAS纷纷表示已经或者正在开发支持Windows 64位平台的软件；在国内，微软已与包括用友、金蝶、江民、瑞星、金山等在内的软件厂商开展合作，预计未来几个月中将有数千个软件产品问世。
对于开发人员来说，在32位平台下撰写的应用程序拿到64位平台上重新编译，需要做的修改小于10%。开发者甚至可以使用Microsoft Visual Studio 6 IDE生成64位应用程序，而无需升级到最新的Visual Studio版本。已面市的64位开发工具还有SUN的64位JAVA编译器、Apple的Xcode 2和一些64位Linux自带的C/C++编译器。64位应用的开发也不成问题。
似乎“万事俱备，只欠东风”了，果真如此吗？
硬件驱动是个很容易被忽视、但却极端重要的问题。和应用软件不同，硬件设备的驱动程序无法通过兼容模式与现有的64位操作系统融合。随着Windows 64位平台的发布，英特尔、AMD、NVIDIA、ATI、创新等知名硬件厂商已经发布了64位的驱动程序，但是仅有这些硬件厂商的跟进还远远不够。从Windows x64的实际测试和安装情况来看，很多测试用户遇到的问题仍然是硬件驱动问题，并且用户无法用现有的32位驱动来暂时解决问题，因为驱动必须是原生64位编写的。而作为操作系统的重要组成部分，适当的驱动优化和移植又需要很长时间才能完成。
目前的32位平台还能满足绝大部分应用需求，和32位平台相比，64位的应用实在是太过匮乏。因此，除非有特别需要，用户还不需要一下子就升级到64位平台。
图4 内存消耗惊人
不得不谈的兼容性问题
虽然64位应用已经大有“山雨欲来”之势，不过兼容性问题又一次摆在了所有软件厂商的面前。
经历了从8位计算到16位计算技术、16位计算向32位计算的两次迁移，随着64位计算的兴起，我们又再一次面临由32位计算向64位计算的过渡。面对庞大的32位市场，如何过渡到64位计算平台则成为人们越来越关切的问题。回头借鉴历史上计算机的发展历程，我们会发现，兼容性在这个历程中占据了举足轻重的地位。
人们对从8位计算向16位计算技术的过渡也许感触不深，而从16位计算向32位计算的迁移则大大影响了人们的生活。因为对x86架构来说，从16位计算技术向32位计算技术的迁移使得PC完成了从286架构向386架构的转化。而且也正是因为这种转化，PC才开始真正对人们的生活产生了极大的影响。32位计算刚刚推出之时，面对广泛的16位软硬件市场，果断采用了兼容原则，即支持32位计算技术的386处理器完全支持16位计算软件，成为一套能够发挥比任何16位平台更高性能的计算机平台。随着人们越来越广泛地应用32位计算平台，软件供应商也设计出了真正的32位软件来进一步发掘32位计算平台的性能，这样经过5年的漫长迁移过程，32位最终普及并逐渐发展壮大而形成现在的市场局面。其实在x86处理器由16位向32位迁移的同时，还出现了另外一种被称为Risc的架构。Risc架构由于具备精简指令集等优点，被很多人认为是由16位计算技术走向32位计算技术的必由之路。不过Risc架构最致命的缺点就是与当时已经极为流行的x86架构不兼容。时至今日，当我们再回过头去找那些力推Risc架构的厂商时，他们中的大多数要么已经退出历史舞台，要么仅行走在非常狭窄的高不可及的领域。历史在一次次地向人们昭示着一个规律——每次在发生技术迁移时，必须使前后两个系统间保持最大的兼容性，只有达到平滑过渡的系统生命力才会最强。所以我们不难推断，在32位计算技术向64位计算技术迁移的过程中，系统兼容性的规律同样会再一次发生作用，因此平滑过渡策略将是32位向64位迁移的最佳策略。
事实上，从微软目前推出的两款桌面级64位操作系统中我们已经可以看到，它们都不约而同地提供了32位应用的兼容模式。所以，即使64位应用已经向我们走来，这也绝不代表32位操作系统和应用软件会立刻退出历史舞台。
图5 32位、64位两个版本
64位之后
目前的大多数用户最早接触到的计算机都是32位的。回顾历史，我们会发现，从8位升级到16位、16位升级到32位的过程都很快，大约只有6、7年的时间。而32位持续的时间则很长，大约有20年。这是因为32位计算技术在绝大多数情况下都能满足人们的需要。可是现在，随着互联网等技术的发展，对内存需求越来越大，像股票交易，全国十几万股民在线交易，有几千支股票，每10秒数据量就超过2GB，32位服务器完全不堪负荷，在专业的建筑、制图、地质勘探、环境模拟、视频制作等应用领域，32位平台同样捉襟见肘，升级到64位是势在必行。
64位已经向我们走来，也许你还躺在32位的世界里遨游，也许你觉得数字世界的发展快得超过了你的想象，然而实际情况是：数字技术发展的精彩序幕才刚刚揭开，64位绝对不会是数字发展技术的终点。现在有很多协处理器都出现了128位，也许将来的某一天，虚拟现实技术让128位的CPU都难以承受，人类又得翻过128位的崇山峻岭朝更高的目标迈进。如果你问未来会出现1024位的CPU吗？CHIP敢肯定那也绝非胡思乱想！
在现阶段，关于64位平台的性能与32位平台相比究竟强大多少，一直众说纷纭，尤其是在64位平台上运行32位的程序时，性能是否会得到提高，一直是人们关注的问题。为此，CHIP本次特意搭建了4个具有代表性的64位硬件平台，以实际测试的数据来为您展示现阶段64位平台的实际性能。
为了使读者更加清晰、直观地了解到64位运算的实际性能，我们搭建了4套不同的64位硬件平台，分别使用英特尔的奔腾4 660处理器、奔腾4 526处理器，以及AMD FX57处理器和Athlon 64 3200＋处理器。其中，采用英特尔的奔腾4 660处理器和AMD的FX57处理器所搭建的是两个高端的硬件平台，而采用英特尔奔腾4 526处理器和AMD Athlon64 3200+处理器的两个平台，则为略低一些的主流配置平台。需要说明的是，两个高端平台由CHIP搭建，两个主流配置平台则直接采用了惠普的Pavilion w5189cn和Pavilion a1070cl家用台式电脑。为了在下文中行文的方便，我们将英特尔的两个平台分别命名为英特尔一号平台(对应高端)和英特尔二号平台(对应主流)，而将AMD的两个平台分别命名为AMD一号平台(对应高端)和AMD二号平台(对应主流)。
在测试软件方面，我们使用了Sandra2005、3DMark05、UT2004、CS:S、CINEBENCH 2003、Far Cry等几种软件，希望通过这些软件的测试可以从各个方面反映出64位系统的特性。在测试过程中，我们在所有4个平台上都分别安装了WindowsXP和WindowsXP Professional x64 Edition，然后分别在这两个系统上运行相同的测试软件，以比较在同一个64位的硬件平台上，32位操作系统和64位操作系统之间的性能差异。为了使您能够更加方便、快捷地理解我们的测试数据，我们将所有数据都制作成了柱图的形式。此外，由于测试项目较多，因此我们就不再将所有的测试数据都标在图中了，而替之以32位和64位系统之间所存在的差异百分比。举例来说，在英特尔一号平台上运行Sandra2005中的Dhrystone ALU(MIPS)时，在Windows XP下所得数值为10647，而在Windows XP Professional x64 Edition中所测数值则为12666。因此，在柱图上我们将前者所得的数值默认为是基数“1”，然后标出后者比其高出的百分比：19%。64位前景诱人
虽然微软还未推出针对家庭用户的Windows XP Home x64版和针对中国用户的简体中文版Windows XP Professional x64位版操作系统，但是64位的前景已几乎令所有的用户感到兴奋：如果使用了64位操作系统，用户就可以在不进行任何硬件再投资的情况下，获得更高的性能。
虽然64位的WindowsXP推出已经有一段时间，驱动程序也日趋完善，但是个人用户可以利用的64位软件仍然为数不多，64位的性能优势仍然要通过已经为64位优化过的测试软件来体现。
Sandra2005是目前为数不多的为64位
操作系统优化过的测试软件。在64位Windows XP平台下，Sandra2005的成绩普遍大幅度提高，其中尤以浮点处理能力提高比例最大。定位高端的英特尔奔腾4 660系统和AMD Athlon FX57系统的算术运算性能在64位平台迁移中获益较多，这和高端系统配有更多缓存和更高的FSB速度不无关系。但是在多媒体性能测试中，基于EM64T技术的英特尔平台虽然在性能上有一定的提升，不过规格更为接近主流的Pavilion w5189cn性能提升更为明显，其中的Floating-Point x4 iSSE2项目甚至提高了49%之多。反观基于AMD64技术的两个平台，它们的性能提升没有英特尔平台提升得那么多，甚至还出现了64位平台下Integer x8 iSSE2成绩比32位平台下大幅度下降的“意外”现象，究其原因恐怕与AMD64平台使用的编译器有关。
黎明中的64位系统
在《CS：S》游戏测试中，64位平台的测试成绩提升较大。通过测试我们可以看到，英特尔二号平体的编解码能力在64位环境下还是略优于32位系统的。但是在软件OpenGL的渲染测试中，64位系统的渲染能力有所下降。
由于现在还没有64位平台下的多媒体编解码器，因此AMD一号平台在64位平台下的多媒体处理能力与32位下相同。但在游戏软件Far Cry的测试中，CHIP发现仍旧是32位平台下的执行效率更高，即便是在64位环境下运行该软件的32位版本，都会出现一定程度的性能损失。
AMD一号平台也是CHIP可以搞到的当前国内硬件配置最高的AMD平台，所以所有的测试都是在高负载环境下完成的。通过测试我们可以看到，64位 Windows XP平台下，CPU的整数运算能力有了全面提升，尤其是浮点运算部分，性能提升显著。但在多媒体运算的测试中，AMD一号平台却出现了负增长。至于整合多媒体运算能力，64位下的测试结果比32位下有很大程度的下降。但在浮点多媒体处理能力方面，64位平台上的成绩有了很大提高。两个平台的内存处理能力表现较为接近。
高端英特尔平台整体来看比AMD平台更加稳定。以CPU的计算能力为例，无论是整数运算还是多媒体运算，64位处理能力相比32位平台都有一定的提高。虽然英特尔平台的性能提升也比较小，但至少测试数据没有降低。英特尔平台的内存性能方面，64位与32位基本相同，这与AMD平台的表现结果一致。这也说明现阶段的“64位”并不能对内存性能的发挥有太大帮助。
在《Far Cry》的测试中，英特尔平台与AMD平台表现出了相同的问题，64位环境下表现不升反降。同时，也许是受到多媒体解码器的影响，英特尔平台在64位环境下，如果使用32位解码器，性能并不会有任何提高。
在英特尔二号平台上，我们并没有进行过多的子项性能测试，而是尽量模拟家庭用户的实际使用环境，使用多种主流软件进行测试。通过测试我们可以看到，在CPU计算能力方面，英特尔主流平台与高端平台的表现基本一致，性能全面提升，但幅度并不大。在显示性能方面，64位环境下的性能同样有所提升。
在AMD二号平台上，其测试项目与英特尔二号平台相同。在CPU运算能力的测试中，主流AMD平台与高端AMD平台相同，在Integer x8 iSSE2的测试中，成绩不升反降，这也排除了测试软件出错的可能。在有关DirectX 9.0的游戏性能测试中，64位系统都有所提高，只是提升幅度不同。在《CS:S》的测试中，AMD二号平台的表现与英特尔二号平台相同，在64位环境下提升幅度较大。另外，在软件OpentGL渲染的测试中，64位平台的性能相比32位平台也有很大的提升。
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时间：2024-08-10 08:43
