11/57 Athlon 64 FX-51 und Athlon 64 3200+ im Test : Zauber der AMD64-Architektur

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Die Kraft der AMD64 Architektur (Fortsetzung)

Grundsätzlich unterscheidet AMD zwischen zwei Betriebsmodi, dem „Long Mode“ und dem „Legacy Mode“, die beide wiederum in verschiedene Modi unterteilt sind.

Operating Mode
Operating
System Required
Application
Recompile
Required
Defaults Register
Extensions
Typical
Address
Size (bits)
Operand
Size (bits)
GPR
Width (bits)
Long Mode
64-Bit Mode New 64-bit OS yes 64 32 yes 64
Compatibility Mode New 64-bit OS no 32 32 no 32
no 16 16 no 16
Legacy Mode Protected Mode
Legacy 32-bit OS no 32 32 no 32
no 16 16 no 32
Virtual-8086 Mode 32-bit OS no 16 16 no 16
Real Mode Legacy 16-bit OS no 16 16 no 16

Der “Long Mode“ besteht aus zwei Modi, dem 64-Bit und dem Kompatibilitäts-Modus. Der 64-Bit Modus unterstützt dabei alle neuen Features und Registererweiterungen der AMD64 Architektur. Hierfür wird ein 64-Bit fähiges Betriebssystem vorausgesetzt und sämtliche Anwendungen müssen neu kompiliert werden, um in diesem Modus zu laufen.

Der Kompatibilitäts-Modus unterstützt unter einem 64-Bit Betriebssystem 32 und 16-Bit Anwendungen. Unter diesem Modus können bisherige 32-Bit Anwendungen ohne ein erneutes Kompilieren genutzt werden, auch wenn das Betriebssystem selbst unter 64-Bit arbeitet. Natürlich machen diese Anwendungen dann jedoch keinen Gebrauch von den neuen Registererweiterungen der AMD64 Architektur und benutzten lediglich 32 oder 16-Bit Adressierung. Der Kompatibilitäts-Modus wird ebenso wie der 64-Bit Modus über eine Code-Segment-Basis durch das Betriebssystem aktiviert. Für eine Anwendung sieht die Umgebung daher wie eine gewöhnliche 32-Bit Umgebung aus. Das Betriebssystem arbeitet aber dann mit den 64-Bit Mechanismen und muss daher eine Übersetzung der Adressierung vornehmen.

Der „Legacy Mode“, der den Betrieb von 16 und 32-Bit Anwendungen unter einem 16 und 32-Bit Betriebssystem sicherstellt, ist wiederum in drei Modi unterteilt, den „Protected Mode“, den „Virtual-8086 Mode“ und den „Real Mode“.

Der „Protected Mode“ unterstützt sowohl 16 als auch 32-Bit Anwendungen, die bis zu 4GB des Speichers belegen können. Hierfür wird ein 32-Bit Betriebssystem benötigt. Die Programme müssen für diesen Modus natürlich nicht neu kompiliert werden, dafür können sie aber auch nicht die neuen Erweiterungen nutzen.

Der „Virtual-8086 Mode“ unterstützt lediglich 16-Bit Programme, die lediglich 1MB des Speichers belegen können. Auch dieser Modus benötigt ein 32-Bit Betriebssystem. Der „Real Mode“ unterstützt ebenso wie der „Virtual-8086 Mode“ nur 16-Bit Anwendungen, dafür jedoch kein Paging und nur simple register-basierende Speicher-Segmentation. Die Programme können auf maximal 1MB Speicher zugreifen. Der „Real Mode“ benötigt ein 16-Bit Betriebssystem. Prozessoren, die die neue AMD64 Architektur implementiert haben, booten im „Legacy Real Mode“, ebenso wie alle anderen Prozessoren, die über die x86 Architektur verfügen.

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