與普通應用軟件相比，家用電腦操作系統的更新速度要慢很多。但每次更新換代，幾乎都會引發整個家用電腦市場的巨大“地震”。從軟件廠商到硬件廠商，都會調整產品策略，推出與之相匹配的新產品。
自2000年微軟推出全新的家用操作系統“Windows XP”以來，五年過去了，蟄伏已久的市場即將面臨又壹次巨變。這是微軟下壹代家用電腦的64位操作系統，傳聞已久，代號“長角牛”，最終被微軟命名為“Windows Vista”。
運行傳統的32位Windows XP時，64位系統的性能提高了多少？同樣的硬件平臺運行64位Windows XP會有怎樣的表現？運行同樣的測試程序，Intel的64位平臺和AMD的硬件平臺哪個能得到更高的分數？
本期封面故事除了向大家介紹64位系統的知識和微軟最新的64位操作系統“Windows Vista”之外，還特別搭建了由Intel和AMD處理器組成的四個不同的64位硬件平臺，用Sandra2005等專業測試軟件對64位系統和32位系統的性能進行了測試和對比，讓大家深入體驗64位系統和32位系統的異同。
當妳在欣賞驚心動魄的科幻大片《前傳三部曲III》時，妳是否覺得我們看到的場景也是逼真生動的，都是來自AMD最新的64位通用計算平臺，而正是這個平臺的低價格和高性能保證了影片的巨大成功？
今年5月19日，備受全球影迷期待的《星球大戰》電影系列——星球大戰III:西斯的復仇在全球上映。這部世界電影史上最著名的科幻電影，再次向全世界展示了科幻電影奇才導演喬治·盧卡斯所想象的奇異空間。
2002年5月19日，《星球大戰II:克隆人的進攻》首日票房收入8000萬美元，最終總票房為31100萬美元。5月1999首映的電影《星球大戰:幽靈危機》也達到了6500萬美元，最終票房4310萬。從此，5月19成了盧卡斯的幸運日。
是什麽成就了喬治·盧卡斯和《星球大戰》電影？它是數字技術。事實上，正是喬治·盧卡斯在1977導演的《星球大戰》中史無前例地使用了電影特技，開創了壹個全新的電影世界，徹底改變了好萊塢對科幻電影的消極態度。盧卡斯也拋棄了傳統的膠片法，所有的影像都用“0”和“1”來記錄和表達。這壹次，他試圖將後期處理工作從昂貴的專用圖形工作站轉移到基於AMD 64處理器的通用服務器平臺上。這樣壹來，電影制作速度明顯提高，成本也不多。《星球大戰III》的後期制作大約制作了6800個鏡頭，讓喬治·盧卡斯有充足的空間“為所欲為”。最後盧卡斯選了2200個鏡頭。《星球大戰第二集》中，盧卡斯只拍了4500個鏡頭。盧卡斯憑借64位計算的速度優勢，豐富了很多電影細節，比如激光劍的倒影，達斯·維達可以當鏡子用的黑色面具，這些都是64位計算帶來的前所未有的創意和魅力。
64位的發展歷程
我們知道，x86架構是在1981以——IBM PC-XT個人電腦的中央處理器Intel8086進入人類世界的。這款當時性能優異價格低廉的處理器，是真正的16位微處理器。Intel發布的80286也是16位x86架構處理器，采用16位x86指令系統，但擁有更先進的保護模式指令集。很快，隨著PC的發展，Intel覺得有必要推出壹款基於32位x86指令集的CPU——80386。經過10年，80486，80586(奔騰)，80686(奔騰2)，奔騰3，奔騰4，英特爾壹直牢牢占據著個人電腦發展的核心地位。32位x86架構也經歷了10多年。在過去的20年裏，x86以無可比擬的性價比優勢成為計算平臺的標準。x86系統以每年超過6543.8億臺的裝機量和超過90%的市場份額獲得用戶的廣泛認可。同時，開放平臺的良性競爭環境也促進了x86學派遠超RISC系統的技術發展。
圖1微軟操作系統開發歷史
X86產品從最初的PC進入工作站和服務器領域，大有取代RISC，統壹計算世界的趨勢。在這個過程中，阻礙x86進入高端企業市場的唯壹壹點就是x86仍然基於32位技術——對於高端企業服務器和工作站無能為力。隨著企業計算應用的發展，64位應用越來越廣泛，這使得x86向64位擴展勢在必行，也成為統壹64位計算標準的希望。與此同時，在個人、商業和移動計算領域，32位計算也逐漸開始顯得力不從心。無論是出於技術還是競爭需要，32位時代已經逐漸開始過去。
傳統上，企業市場壹直由RISC廠商和UNIX主導。盡管英特爾壹直試圖進入it領域，並取得與個人電腦市場同樣的成功，但它的步伐壹直很慢。因此，英特爾發布了專門為64位市場設計的IA-64架構和相關64位指令規範，並發布了名為安騰的企業級64位處理器。安騰確實是壹款高性能處理器，但其IA-64與x86-32指令集不兼容，這意味著個人電腦應用程序無法在安騰上運行。這樣，大眾用戶實際上被英特爾排除在64位範圍之外。
圖2 32位程序可以在64位windows下運行。
然而，這恰恰給了AMD壹個很好的機會來開發自己的處理器架構，與英特爾競爭。雖然機會出現的像壹眨眼的功夫，但AMD牢牢抓住了它，並開發了自己的64位處理器架構，命名為x86-64。從這個名字可以看出，AMD的64位指令系統是由x86擴展而來的，AMD讓新的64位處理器兼容之前的32位指令集。換句話說，AMD的新處理器不僅是64位處理器，也是32位處理器。AMD成功了，它的驍龍處理器很快被市場接受。壹年之內，AMD推出了三個系列的64位處理器:面向服務器和工作站的驍龍系列；面向發燒友和頂級個人電腦的Athlon FX系列和面向高性能低價臺式電腦的Athlon 64系列。
硬件不足以實現64位計算。從表面上看，64位操作系統似乎是壹個剛剛出現的新事物。其實早在2001，微軟就推出了64位版本的Windows 2000 DataCenter，這是壹款面向英特爾安騰服務器的IA-64架構操作系統，無法在個人電腦上運行。2003年，Windows Server 2003推出了四個版本，分別是專業版、Web服務器版、企業版和數據中心版；企業版和數據中心版都有運行在安騰上的32位和64位版本，而Windows XP也有64位安騰工作站版。應該說微軟是64位道路上的先行者。不過壹向戰無不勝的Wintel聯盟這次也犯了壹個不大不小的錯誤:不能在向後兼容32位中應用。所以在這個32位應用依然占主導地位的時代，這種純粹的64位處理器和操作系統依然難以被大眾接受。
正是因為以上原因，壹般認為64位時代真正開始是從x86領域64位計算的出現開始的。
在64位操作系統的競爭中，Linux可以算是霸主。早在2002年，紅帽Linux就已經支持AMD的64位處理器系列，包括高端的Opteron和低端的Athlon處理器。隨著Linux 2.6內核的發布，Linux對64位計算的支持更加強大。Linux 2.6內核可以支持高達64GB的內存，可以處理大於2TB的文件系統，並在基於x86的SMP系統中支持64個CPU。這些特點使得這個內核和Linux更有資格成為關鍵任務系統的運行平臺。隨著Linux 2.6內核的發布，以SuSE為代表的64位發行版Linux系統迅速出現。
在與Linux的64位競賽中，Windows的起步明顯落後。但是，微軟戰車的力量是強大的，壹旦開始加速，前進的速度是不可小覷的。除了Windows XP Professional x64和Windows Server 2003 x64之外，Windows下壹代操作系統Vista已經出現了最新版本的Beta1，32位版本和64位版本同時發布，可見微軟強攻64位操作系統市場的決心。
圖3支持4GB以上的虛擬內存
除了Linux和Windows，64位操作系統陣營中還有壹個不可忽視的身影:Sun公司的Solaris 10。當Sun總結Solaris 10的主要特性時，第壹篇文章指出它可以在廣泛的基於SPARC和x86的系統上運行，包括新的AMD Opteron處理器。並確保與現有應用程序的兼容性。所以對x86系統平臺的支持是觸手可及的64位應用。
目前64位硬件平臺和操作系統已經蓄勢待發，壹些高端應用也已經出現64位版本。那麽我們能完全擁抱64位嗎？
在下結論之前，我們先來看看Windows平臺上典型的64位應用程序。目前微軟有多種支持64位硬件的Windows操作系統，最新的Vista也同時推出了32位和64位版本，所以操作系統不是問題。除了在操作系統和硬件驅動程序方面的大量更新和升級，微軟還推出了SQL Server 2005(64位)和SQL Server 2000的SP4補丁，以兼容64位計算平臺。開發工具方面，目前微軟已經推出了64位編譯器，涵蓋C/C++、ASP、BASIC語言。他們使用Windows 64 API開發與64位計算平臺兼容的應用程序。
此外，我們也看到越來越多受益於64位平臺的例子。例如，在微軟中國技術中心的全力支持和協助下，北京超圖地理信息技術有限公司完成了其主要GIS軟件產品:SueprMap DeskPro和超圖IS.NET 5.0在微軟Windows64位操作系統下的測試。測試結果表明，上述兩款產品可以完全支持64位操作系統，每秒響應的請求數比32位操作系統高出近1倍，性能大幅提升。在微軟公布的幾個測試中，對於同壹個應用，64位應用的效率遠遠高於32位應用。
隨著x86平臺上64位Windows的發布，Adobe、BMC、IBM、McAfee、Oracle、Symantec、UGS和VERITAS等國際知名軟件廠商都表示已經開發或正在開發支持64位Windows平臺的軟件。在中國，微軟與用友、金蝶、姜敏、瑞星、金山等軟件廠商有合作。預計未來幾個月將有數千種軟件產品問世。
對於開發人員來說，在32位平臺上編寫的應用程序，在64位平臺上重新編譯時，只需要不到10%的修改。開發人員甚至可以使用Microsoft Visual Studio 6 IDE生成64位應用程序，而無需升級到最新版本的Visual Studio。市場上其他可用的64位開發工具包括SUN的64位JAVA編譯器、蘋果的Xcode 2和壹些64位Linux附帶的C/C++編譯器。64位應用的開發不是問題。
似乎“萬事俱備，只欠東風”。真的是這樣嗎？
硬件驅動是壹個容易被忽視但又極其重要的問題。與應用軟件不同，硬件設備的驅動程序不能通過兼容模式與現有的64位操作系統集成。隨著Windows 64位平臺的發布，Intel、AMD、NVIDIA、ATI、Innovation等知名硬件廠商都發布了64位的驅動，但遠遠不夠他們跟進。根據Windows x64的實際測試和安裝，很多測試用戶還是會遇到硬件驅動的問題，用戶用現有的32位驅動暫時無法解決問題，因為驅動必須用原生64位編寫。作為操作系統的重要組成部分，適當的驅動優化和移植需要很長時間才能完成。
目前32位平臺還是可以滿足大部分應用需求的。相對於32位平臺，64位應用太匱乏了。因此，除非有特殊需要，否則用戶不需要壹次性升級到64位平臺。
圖4內存消耗驚人
不得不說兼容性問題。
雖然64位應用潛力巨大，但兼容性問題再次擺在所有軟件廠商面前。
在經歷了從8位計算到16位計算技術和16位計算到32位計算的兩次遷移之後，隨著64位計算的興起，我們再次面臨從32位計算向64位計算的過渡。面對龐大的32位市場，如何過渡到64位計算平臺成為越來越受關註的問題。回顧計算機發展的歷史，我們會發現兼容性在這個過程中扮演著重要的角色。
從8位計算到16位計算技術的過渡，人們可能感受不深，但從16位計算到32位計算的過渡，卻極大地影響了人們的生活。因為對於x86架構來說，16位計算技術向32位計算技術的遷移，使得PC完成了從286架構到386架構的轉變。而也正是因為這種轉變，PC開始真正對人們的生活產生了巨大的影響。32位計算剛推出的時候，面對廣泛的16位軟硬件市場，毅然采用兼容原則，即支持32位計算技術的386處理器全面支持16位計算軟件，成為壹套能夠發揮比任何16位平臺更高性能的計算機平臺。隨著32位計算平臺的應用越來越廣泛，軟件廠商也設計了真正的32位軟件來進壹步探索32位計算平臺的性能。就這樣，經過5年的漫長遷移，32位最終普及並逐漸發展，形成了現在的市場局面。事實上，當x86處理器從16位遷移到32位時，另壹種稱為Risc的架構已經出現。Risc架構因其精簡指令集等優勢，被很多人認為是從16位計算技術到32位計算技術的必經之路。但是Risc架構最致命的缺點就是不兼容當時已經非常流行的x86架構。今天，我們再回頭看那些推Risc架構的廠商，他們大多要麽已經退出了歷史舞臺，要麽只是在壹個非常狹窄、高不可攀的領域裏行走。歷史壹次又壹次向人們展示了壹個規律——每壹次技術遷移發生時，兩個系統之間的兼容性都必須保持到最大，只有平滑過渡的系統才會有最強的生命力。因此，不難推斷，在從32位計算技術向64位計算技術遷移的過程中，系統兼容的規律也會再次發揮作用，因此平滑過渡策略將是從32位向64位遷移的最佳策略。
事實上，從微軟目前推出的兩款桌面64位操作系統可以看出，它們都為32位應用提供了兼容模式。所以，即使64位應用已經來到我們身邊，也並不意味著32位操作系統和應用軟件會馬上退出歷史舞臺。
圖5 32位和64位版本
64位之後
目前，大多數用戶首先接觸的是32位的計算機。回顧歷史會發現，從8位升級到16位，從16位升級到32位的過程是非常快的，大概只有6、7年的時間。32位時長很長，大概20年。這是因為32位計算技術在大多數情況下可以滿足人們的需求。但是現在隨著互聯網等技術的發展，對內存的需求越來越大，比如炒股，全國幾十萬股民在線交易，股票有幾千只。數據量每10秒超過2GB，32位服務器完全不堪重負。在建築、制圖學、地質勘探、環境模擬、視頻制作等專業應用領域，32位平臺也捉襟見肘，升級到64位是潛力。
64位已經來到我們身邊，也許妳還在32位的世界裏漫遊，也許妳覺得數字世界的發展比妳想象的要快，但現實是，數字技術發展的精彩序幕才剛剛揭開，64位永遠不會是數字發展技術的終結。目前有很多128位的協處理器。也許有壹天，虛擬現實技術會讓128位CPU不堪重負，人類將不得不翻越128位的大山，走向更高的目標。如果妳問，未來會有1024位的CPU嗎？奇普，我肯定那不是幻想！
在現階段，64位平臺的性能相對於32位平臺有多強大，眾說紛紜，尤其是在64位平臺上運行32位程序時性能是否會有所提升，壹直是人們關心的問題。為此，CHIP特別搭建了四個具有代表性的64位硬件平臺，用實際測試數據向大家展示現階段64位平臺的實際性能。
為了讓讀者更清晰直觀地了解64位運算的實際性能，我們搭建了四個不同的64位硬件平臺，分別使用英特爾的奔騰4 660處理器和奔騰4 526處理器、AMD FX57處理器和Athlon 64 3200 ++處理器。其中，英特爾奔騰4 660處理器和AMD FX57處理器是兩個高端硬件平臺，而英特爾奔騰4 526處理器和AMD Athlon64 3200+處理器是稍低的主流配置平臺。需要註意的是，兩個高端平臺都是芯片搭建，兩個主流配置平臺直接采用惠普的Pavilion w5189cn和Pavilion a1070cl家用臺式電腦。為方便下文寫作，我們將Intel的兩個平臺命名為Intel 1號平臺(對應高端)和Intel 2號平臺(對應主流)，AMD的兩個平臺命名為AMD 1號平臺(對應高端)和AMD 2號平臺(對應主流)。
在測試軟件方面，我們使用了幾個軟件，比如Sandra2005，3DMark05，UT2004，CS:S，CINEBENCH 2003，Far Cry等。我們希望這些軟件的測試能夠從各個方面反映64位系統的特點。在測試過程中，我們在所有四個平臺上都安裝了WindowsXP和Windows XP Professional x64 Edition，然後在這兩個系統上運行相同的測試軟件，比較32位操作系統和64位操作系統在相同的64位硬件平臺上的性能差異。為了讓妳更方便快捷的了解我們的測試數據，我們把所有的數據都做成柱狀圖。另外，由於測試項目較多，我們不再在圖中標註所有的測試數據，而是使用32位和64位系統的差異百分比。比如在Intel壹號平臺上運行Sandra2005中的Dhrystone ALU(MIPS)時，在Windows XP下得到的值是10647，而在Windows XP Professional x64 Edition中測得的值是12666。所以在條形圖上，我們把前者得到的值默認為基數“1”，然後標註出後者比它高的百分比:19%。64位前景誘人
雖然微軟還沒有發布面向中國用戶的x64版Windows XP Home x64 home用戶版和x64 bit版Windows XP Professional x64簡體中文版，但64位的前景幾乎讓所有用戶興奮不已:如果使用64位操作系統，用戶無需任何硬件再投入就能獲得更高的性能。
雖然64位WindowsXP已經推出了壹段時間，驅動程序也越來越完善，但是面向個人用戶的64位軟件仍然很少，64位的性能優勢仍然需要經過64位優化的測試軟件來體現。
Sandra2005是目前為數不多的64位
操作系統優化測試軟件。在64位Windows XP平臺下，Sandra在2005年的成績有了很大的提升，尤其是浮點處理能力。定位高端的英特爾奔騰4 660系統和AMD速龍FX57系統的運算性能更多的得益於64位平臺的遷移，這與高端系統擁有更多緩存和更高的FSB速度不無關系。但在多媒體性能測試中，雖然基於EM64T技術的Intel平臺性能有壹定程度的提升，但規格更接近主流的Pavilion w5189cn性能提升更明顯，浮點x4 iSSE2項目甚至提升了49%之多。另壹方面，基於AMD64技術的兩個平臺的性能提升並沒有Intel平臺那麽大，甚至出現了Integer x8 iSSE2在64位平臺上的得分明顯低於32位平臺的“意外”現象。原因可能與AMD64平臺上使用的編譯器有關。
黎明中的64位系統
在《CS: S》遊戲測試中，64位平臺的測試成績有了很大的提升。通過測試可以看出，在64位環境下，Intel II平板的編解碼能力略優於32位系統。但在OpenGL的渲染測試中，64位系統的渲染能力有所下降。
因為目前64位平臺下沒有多媒體編解碼器，AMD-1平臺在64位平臺下的多媒體處理能力和32位平臺下是壹樣的。然而，在遊戲軟件Far Cry的測試中，CHIP發現在32位平臺下執行效率仍然更高，即使在64位環境下運行32位版本的軟件，也會有壹定程度的性能損失。
AMD壹號平臺也是目前國內芯片能拿到的硬件配置最高的AMD平臺，所以所有測試都是在高負載環境下完成的。通過測試可以看出，在64位Windows XP平臺下，CPU的整數運算能力得到了全面提升，尤其是在浮點運算部分，性能得到了顯著提升。然而，在多媒體計算的測試中，AMD-1平臺出現了負增長。至於綜合多媒體計算能力，64位下的測試結果遠低於32位。但在浮點多媒體處理能力上，64位平臺上的性能已經有了很大的提升。兩個平臺的內存處理能力相似。
總體來說，高端的英特爾平臺比AMD平臺更穩定。以CPU的運算能力為例，無論是整數運算還是多媒體運算，64位的處理能力都比32位平臺有壹定程度的提升。雖然Intel平臺的性能提升比較小，但至少測試數據沒有下降。Intel平臺的內存性能方面，64位和32位基本相同，和AMD平臺的性能壹致。這也說明了現階段的“64位”對內存的性能幫助不是很大。
在《孤島驚魂》的測試中，Intel平臺和AMD平臺出現了同樣的問題，在64位環境下性能不升反降。同時，或許是受多媒體解碼器的影響，在64位環境下使用32位解碼器，Intel平臺的性能並不會得到提升。
在Intel II平臺上，我們沒有做太多的分項性能測試，而是盡量模擬家庭用戶的實際使用環境，使用多種主流軟件進行測試。通過測試可以看出，在CPU計算能力方面，英特爾主流平臺和高端平臺的性能基本相當，性能全面提升，但幅度不大。在顯示性能方面，64位環境下的性能也有所提升。
在AMD II平臺上，其測試項目與Intel II平臺相同。在CPU計算能力的測試中，主流AMD平臺與高端AMD平臺相同，而在整數x8 iSSE2的測試中，分數不升反降，這也排除了測試軟件出錯的可能。在DirectX 9.0的遊戲性能測試中，64位系統都有所提升，只是提升幅度不同。在“CS:S”測試中，AMD II平臺的性能與Intel II平臺相同，在64位環境下有很大提升。另外，在軟件OpentGL渲染的測試中，64位平臺的性能也比32位平臺有很大的提升。