好马配好鞍--64-bit 操作系统全接触
盖茨的明智决定：Windows XP 的 64-bit 版本
AMD 在2001 年的微处理器论坛上面宣布，将开发同时支持32-bit 和64-bit 计算的微处理器。而在今年的9月23日，AMD 在Computex 展会上正式推出了面向桌面平台的Athlon 64 3200+ 和 Athlon 64 FX-51 处理器，从此宣告64-bit 计算进入千家万户 。在相隔3天后的9月26日，AMD 在北京中国科技馆穹幕影厅召开新闻发布会，64-bit处理器的旋风刹时吹遍了整个神州大地。
然而这时候除了媒体铺天盖地的宣传，和一味赞扬，厂家和用户也没有丝毫觉得轻松 。某国外专业媒体Hothareware在采访Intel 相关专家被告知，其实AMD 的64-bit 处理器的真正卖点并非是64-bit ，而是其集成的内存控制器，先进的分支预测，更高的时钟频率...等等 。究其原因是由于目前市面上还没有正式发布支持64-bit 处理器的主流操作系统，也没有大量64-bit 的应用程序 ，因此AMD64 技术可谓英雄无用武之地 。那么本着这样的想法，也让用户知道购买Athlon 64 处理器是否必须，而又怎么才能完全释放64-bit 处理器的潜能呢？看下去，相信会有比较明确的答案（注意:本文采用编译 + 原创的写法，希望能为大家带来更多的信息） 。
目前市面上主流的操作系统分为微软阵营和非微软阵营(Linux和Unix等)，而文章也将从这两个方面展开 。
盖茨的明智决定：Windows XP 的 64-bit 版本
其实是否转移到AMD64 技术平台就如讨论先有鸡还是先有蛋那样难以辩清 。如果没有相应的软件支持，消费者就不会购买硬件产品，因为机器是死的，而只有软件才是活的，拿着一台裸机就如抱着一堆废铁那样没有任何意义 。而如果没有相关的硬件支持，软件开发者又不会开发相关的应用程序，因为即使开发了相关的软件，付出了努力没有人购买的话，有谁会做这样的傻事。但是从目前已经生产64bit 处理器的厂商Intel、Sun和Alpha 来看，64-bit 处理器确实有非同小可的性能，但可惜的是这些处理器都是定位于服务器和高端工作站，并且相关的硬件和软件支持都具有唯一性，即只支持特定的硬件或者软件 。
AMD 的想法与努力则是迈出了很大的一步，因为它开发的Athlon 64 从初衷就打算开发面向家庭用户，游戏爱好者和普通商业使用的处理器 。在这些市场领域，有大量的应用程序，驱动程度和公司的支持 。AMD 之所以成功，而它的竞争对手之所以失败的重要原因之一，就是处理器不仅需要无暇地支持64-bit硬件，还需要获得工业的支持 。重要玩家Microsoft 的 加入是预兆 AMD 获得胜利的前提，Windows XP 64 bit 版本的发布，表示工业界正式接纳了AMD64 技术 。
AMD 和它的软件合作伙伴都表示，真正的64-bit 计算是AMD64 平台能否取得胜利的关键。目前支持x86-64 扩展的有不同版本的FreeBSD 和Linux 操作系统，但Windows 的64-bit 版本则显得要更加专注于Opteron/Athlon 64 处理器架构 。
我们在很久以前就知道Microsoft 正在开发支持AMD64 的Windows XP 和Server 2003 操作系统，但是对于却相关进度和细节却知之甚少。而近日我们有幸从AMD 处获得了测试版本的Windows XP 64-bit操作系统(Build 3790)，还有相关的技术文档。那么在这里也许可以解答大家心同的疑问，究竟它和目前的操作系统有什么区别？
第一印象和安装
为AMD64而专门设计的Windows XP 64-bit 版本，在安装的过程和其它的XP 版本没有任何区别，需要通过驱动CD 来安装 。但是你需要兼容Opteron/Athlon 64 的处理器，不然安装程序会立即停止，并且提示你说该操作系统仅支持X86-64 处理器 。如果一切硬件兼容性都没有问题，那么CD 将开始顺利安装，并在操作系统开始安装之后闪出"Feel The Power Of 64-bit Computing"（感受64-bit 计算的威力）。我就的确感觉到了，非常舒服，简直妙不可言，哈哈，让我们继续吧。
在这里想要提醒大家一个要点，Windows XP 64-bit 版本并非XP 专业版本，也不是XP 家庭版，更不是WIndows 服务器版本 。更确切地说，这个操作系统是集XP 专业版本和Windows Server 2003 的优点于一身 。据微软的负责人说，由于面向的是工作站和服务器，因此该操作系统是基于windows server 2003 64-bit 版本的核心 ；这就是为什么安装完成之后，它没有华丽的GUI，绿色的背景 ；但是另一方面，它在默认的情况下，很多管理的功能都是禁止的。但是，Microsoft 同时还在开发支持AMD 64 的Windows Server 2003，而且这个版本的操作系统还是测试版的，因此在正式发布的时候，期待会有更好的表现 。
支持AMD64 的Windows XP 和其它的Windows 操作系统没有什么根本上的区别，因此你可以轻松就习惯新的64-bit 环境。文件系统。开始菜单，程序和控制面板都一般无二，但这测试版本并不就意味着是最终版本的形状 。其中有个很大的区别，就是系统文件，如下所示：
如果你细心的话，应该会注意到系统盘分为两个独立的“Program Files”目录部分，其中有"standard"(标准）和"X86" programs。显然，这样做是想分开32-bit 和64-bit 软件，因此在安装支持AMD64 软件的时候，32-bit 和64-bit 版本会安装到相应的目录 。呵呵，这里当然，Internet Explorer 6.0 也有32-bit 和64-bit 版本。我们使用的第一个64-bit 软件就是IE6.0 了。但笔者这里有个疑问，既然很多软件都有64-bit 和32-bit 的版本，那么系统在安装的时候会否占据很大的磁盘空间。看来又要加大系统分区的容量了。
5个要事先考虑的问题
1)为什么我要转移到64-bit 平台呢？可惜的是，很多在期待64-bit 计算的用户中，没有多少人能够真正知道64-bit 计算究竟能够为他们带来什么，他们只是知道AMD 承诺将提供“更好的性能”。
其中64-bit 计算的最大效益就是消除今天桌面电脑的内存限制，还有带来更快的代码执行效率 。在64-bit 处理器使用64-bit 编译器对代码进行编译的时候，性能会比32-bit的配置有本质上的区别 。虽然说不同应用程序带来的性能增长不同，但基本的幅度是在5-15% 之间 。在今天的操作系统上，如果能够突破4GB 的内存限制，性能的增长将可以看到立竿见影的效果，但对于家庭、应用办公和游戏用户来说，需要使用这样海量的内存还为时尚早 。在64-bit OS 上面运行32-bit 应用程序并不会带来任何的性能增长，相反有时候可能还会获得反效果，造成性能下降。
如果你需要开发全新的应用程序，AMD64 将是非常好的选择，因为它能够同步开发基于32-bit 和64-bit 的程序。但是我们又面队这样的现实，家庭和游戏用户在相当长的一段时间内没有办法使用到64-bit 处理器。从长远的利益来说，工作站和服务器的管理员正在为是否转移到64-bit 平台而争论不休，而由于软件方面的原因，个人市场则需要假以时日 。
Windows XP 64-bit 在默认的情况下使用了物理地址扩展
2)完全肃清了内存的限制
人们在过去对Windows 的最大抱怨就是它糟糕的内存管理，还有不支持大量的内存。也许你也听过吧，Windows 9x 最高仅可以支持512MB 的内存，而32-bit 版本的基于NT 核心的Windows XP 最高也仅可以支持4GB 的内存。Windows Server 2000 和2003 版本 的服务器、数据中心版本在使用了PAE(Physical Address Extension：物理地址扩展)之后，可以支持高达32GB 的内存。但似乎这不是解决32-bit操作系统内存限制最好的办法（在默认的情况下，这些操作系统的PAE功能是禁止的）。
支持AMD64 的Windows XP 64-bit 版本可以支持高达16TB 的物理内存，相当于16,000GB，简直是恐怖呀。现在64-bit 应用程序可以使用海量的内存，而非32-bit Windows 限制的2GB 。我相信在很长的一段时间内，人们都不会抱怨16TB 的内存不够用了。
当然在操作系统和处理器能够完全使用这些内存之后，硬件就会变成限制了。今天的高端2P Opteron 系统的主板能够使用高达16GB 的内存，然而由于目前市场上并没有单条的2GB DDR SDRAM ，因此它最高也仅能使用8GB 内存。4和8-路系统将可能支持更大容量的内存，但如果说在单个系统里面会用到TB 以上内存的话，还需要很长的一段时间。
这里要请大家了解一件事情，一面引起混淆，那就是32-bit 程序运行在Windows XP 64-bit 版本操作系统的时候，每个进程仅能够使用4GB 的内存。但是这里指的4GB 内存是每个进程专注的内存地址，不需要分享给其它软件或者操作系统。那么，这样目前的32-bit 应用程序使用在64-bit OS 的时候，就是它不是64-bit 代码，都将有可能运行得更加流畅。
3)所有的程序都能够正常运行吗？
这里就是AMD64架构的魅力所在，就像Opteron/Athlon 64 架构可以协同执行32-bit 和64-bit 代码那样，windows XP 64-bit 版本也可以执行其它的软件。你可以在运行64-bit 应用程序的同时，执行32-bit 的应用程序，而其中是全速运行的，没有任何性能损失。很多程序，比如游戏、图形应用程序，程序设计应用；运行在64-bit XP 版本将比32-bit XP 版本更加流畅 。
也许我们都知道，Intel 的64-bit Itanium和Itanium2 处理器能够同时运行32-bit 和64-bit 的程序，但Itanium 处理32-bit 软件的时候是使用模拟的方式。由于我们没有专门在Itanium 测试32-bit 的软件，因此也不敢斗胆估计其相关的性能，但32-bit 在Itanium里肯定是不可能获得"全速"的性能。
现在Itanium同步运行32-bit 和 64-bit 应用程序已经并非天方夜谈了，我们不用安装特别的指令就可以轻松地执行32-bit 的应用程序。而随着AMD64 的及时发布，目前的32-bit 应用程序都能够得以保留，并得到一定程度的性能提升。
但是一切都并非想象的那么容易，要想允许Windows XP 64-bit 版本运行32-bit 的应用程序，还有一个有趣的概念，这里称作Windows On Windows 64。(缩写为WoW64 )。
WoW64 是在Windows XP 和Windows Server 操作系统上支持AMD64 的技术，它只是简单地把32-bit 函数翻译为64-bit ，以便操作系统能够理解它。但是WoW64 使用的术语变量，使得它犹如是运行在64-bit 变量上面的另外一个32-bit 版本操作系统，其实事实并非如此。WoW64 对于终端用户来说，是完全无缝的，并且如果早前我没有阅读过AMD 的技术文档，我对于它在测试系统中起的积极作用还无从而知呢。
从技术文档里我们可以知道，WoW64 是绝对无缝的，所有32-bit 应用程序在没有任何冲突的情况下能够以优良的状态运行。大家知道，在应用程序和操作系统之间的层，是Microsoft 操作系统的需要，而非AMD Athlon 64 处理器构建的。WoW64 也使用在Itanium 处理器上面，用于32-bit 应用程序。
WoW64 (Windows On Windows 64) 的作用
4)WoW64 (Windows-On-Windows 64)会削弱性能吗？
WoW64 并不会如32-bit 模拟器那样带来性能的损失，但是CPU在翻译32-bit 调用64-bit 应用的时候，还是有着一定性能消费的，这将一定程序上减弱应用程序的速度。虽然在操作系统上无法得到完美的性能，但我们从早前在Windows XP 64-bit 版本上面运行32-bit 应用程序的时候，的确可以带来一定的性能降低。如果要我估计一定数值的话，我猜它与在32-bit 操作系统相比，有1-2%的性能损失 。
但是根据AMD 的文档，由于64-bit 驱动程序和64-bit 内存管理具有非常高的效率，因此WoW64的弱点可以完全被抵消。也就是说，32-bit 游戏和应用程序运行在Windows XP 64-bit 版本，和在32-bit 版本 Windows XP 专业版本的速度相比，将一般无二。
5) 关于驱动程序?
从前面我们谈到的所有内容，现在从转移到Windows XP 64-bit 版本的最大，而又复杂的问题就是驱动程序。没有适合的驱动程序支持，操作系统将不得不使用自带的Microsoft 驱动程序，而这些驱动为了获得最大的兼容性，不得不以牺牲性能作为代价。
为了证实我们的猜疑，究竟32-bit 驱动程序能够在XP 64-bit 版本下面工作，我在Opteron 系统里面使用了一块SCSI RAID 卡。该卡采用了Adaptec 2100S Ultra160 SCSI RAID 控制器，在计算器起动之后，该卡顺利地被检测出来，并自动安装了系统自带的驱动程序。接着我们下载了Adaptec 最新版本的windows XP(32-bit)驱动程序，尝试是否能够安装。下面是安装时候的截图，安装其它硬件(使用32-bit驱动）的时候也出现相同的答案，或者表示相同的意思。
用简单的术语说就是，32-bit 设备驱动将不能够正常工作。32-bit 操作系统意味着所有的驱动程序都必须是32-bit 代码，相同的道理64-bit 操作系统将必须使用64-bit 的驱动程序。当CPU本身自适应32/64-bit 模式的时候，Windows 必须需要64-bit 的操作。
这意味着所有流行的硬件，包括显示卡到硬盘，都必须重新编译以适应于64-bit 的运作。而同样的情况将面临在Intel IA64 架构的处理器Itanium 上面，每块使用在Itanium 架构的硬件都需要独立的IA64 驱动。但是由于Itanium 架构只占据了极少数的市场份额，因此大部分硬件制造商都认为不值得浪费大量的时间来开发专们适用于Itanium 的驱动程序。我们需要AMD64 能够获得更多厂家的青睐，AMD声称重新编译它们64-bit 架构的驱动程序是简单而方便的，并且在大部分场合，在64-bit 环境工作的驱动程序能够带来额外的性能提升。
另外我们得知，像nVidia, ATI, Adaptec, Broadcom, 和 3Com 这样的制造商，都会在Windows XP 64-bit 版本发布之前或者同时发布支持AMD64 的驱动程序。公众关心最多的是，旧硬件的64-bit 驱动也在进入相应的开发周期，相信到时候将会有大量的应用程序被发布。 AMD64 除了赢得Windows XP 之外，大量第三方的硬件制造商，也将发布可以同时支持32-bit 和64-bit 产品的驱动程序。
我们在想，是否目前贴上Intel 商标的产品，例如网卡和RAID 控制器，在将来会改为兼容AMD64 驱动的标识呢。但毕竟，Intel 的产品在工作站和服务器市场还是有巨大竞争力的，即使目前有大量第三方产品供应商已经开始使用AMD Opteron 平台。我们曾经尝试过使用标准的Intel EtherExpress 10/100 NIC 在Opteron /Windows 64 测试平台，但是在默认的情况下却找不到兼容的驱动程序；另外相同的NIC 在32-bit Windows XP 却可以 默认安装。
总结：
由于是测试版，所以Windows XP 64-bit Edition操作系统并没有提供过多的工具，但是基于AMD64架构的XP操作系统无疑是一个令世人感兴趣的产品。Windows XP 64-bit Edition主要针对Opteron和Athlon 64两款处理器，它的操作过程和32位XP系统完全相同，并且提供了32位和64位两种计算模式，其中的WoW64使得32位程序也能够正常工作在64位平台上。AMD64和Windows XP 64-bit Edition目前面临的主要问题是缺少相应64位驱动程序的支持。不过，相信在不久后，这个问题就会得到解决。
对手：64-bit Linux 和Sun 的JDS
程序员的杰作:64-bit Linux 操作系统与目前64-bit Windows 操作系统应用缺乏的情景截然相反，目前64-bit Linux 操作系统不仅种类繁多，而且支持其的应用程序也可以用“泛滥"字眼来形容。这要得益于其开放的源代码策略，吸引了大量程序员天才和需要高度安全的企业用户，还有随着企业投入的增加，相关的应用程序增长还在呈现出雪崩的发展趋势。曾经有人预言，若微软不推出支持AMD64 技术的操作系统，那么以后占主流地位的桌面操作系统将是Linux 了。
关于Mandrake Linux
目前64-bit Windows OS 还正在处于测试期间，而64-bit Linux OS 则可以称得上是百花争鸣了，出现了大量的正式版本的测试版本，而在媒体公开的测试报告当中，也有少量比较精深的测试带有Linux 平台的测试结果。比如Distrowatch网站上公布了最新的Mandrake Linux 9.1 Beta操作系统在Athlon 64（ClawHammer）处理器上运行的截图。
支持Linux 的用户认为，Athlon64 处理器在Linux 操作系统上运行应用程序非常出色，但具体的测试成绩则还没有公布。但通过截图我们可以看到Athlon 64 的核心工作电压为1.75V 。
更多的截图请看这里!(http://www.distrowatch.com/dwres.php?resource=review-mandrake)
mandrakelinux的下载地点！(http://www.mandrakelinux.com/en/92amd64beta.php3)
关于SuSE Linux
SuSE星期二宣布，将于10月推出新的Linux操作系统，SuSELinux9.0 。SuSE美国公司的总经理Holger Dryoff说，SuSE Linux9.0将增加对AMD64位Athlon处理器的支持。
据悉，新版Linux操作系统将包括最新的KDE网页浏览器，图形用户界面，OpenOffice套装办公软件。而KDE中包含了一个即时讯息通讯软件，Kopete，它能够兼容AOL，MSN，ICQ以及雅虎通等服务。
SuSELinux9.0对微软NTFS文件格式的支持性也得到了非常好的改善。因此，用户可以分容易从Windows平台移植到Linux平台。
SuSE Linux 9.0采用了Linux kernel2.4.21内核，但SuSE公司已经在其中增加了最新的测试版2.6内核。
公司宣布，SuSELinux9.0将于10月24日上市，个人版售价39.95美元，提供60天的安装支持，专业版价格为79.95美元，内含管理工具以及提供90天的产品支持。SuSE说，SuSE Linux 9.0 64位版本售价119.94美元。
Sun 的64-bit 操作系统
Sun微系统公司在9月份宣布该公司的Java桌面系统(JDS)将支持AMD的Athlon64处理器。十五年来，Sun的JDS是第一款在桌面领域同微软的Windows竞争的操作系统，Sun公司用户能够被JDS熟悉的界面以及低廉的价格所吸引。
据Sun公司的首席技术官约翰·福勒称目前JDS还只能利用Athlon64的32位运算部分的功能，但很快该公司就将对JDS进行扩展以使它支持Athlon64的64位计算。
总结
目前越来越多的厂家投入在Linux 的开发当中，比如HP、IBM、Oracle、SGI、CA、TurboLinux等国外厂商 。但Linux应用确实还存在一些现实问题，相对后台应用来说，Linux进入接入设备的阻力要大一些。在PC、笔记本等平台上，用户可能更习惯于使用微软的Windows平台。一个在LinuxWorld China 2003展会上出现的现象就说明了这个问题。一些Linux整体解决方案供应商，其展台上给用户所演示的系统，在桌面端，为了让用户更好接受，仍然选用了Windows平台，而没有推荐用户在PC上面安装Linux操作系统。可见，Linux想要前端、后端一口同吃，恐怕还是需要一段时间。
此外目前Linux 也存在所谓的版权问题，这真是可笑，我们不是一直推崇Linux 免费的吗？是的，但是目前Unix 的版权所有者声称,Linux 在改善性能的过程中采用了Unix 的源代码，因此被视为侵权，该公司要求采用Linux 的用户支付许可证的费用。好在Linux 的团队里高手如云，很快就有组织表明已经去除了有争议的代码，用新写的程序代之。并因此在Linux 阵营和该权利拥有公司展开了一场公司决斗....
总结：看好未来
到目前为止，还没有一线的计算机厂商发布基于AMD64位平台的个人计算机。不过，AMD公司称惠普将会在今年第四季度发布使用Athlon64的个人计算机。软件厂商方面，目前已经有包括微软、红帽子、甲骨文、IBM以及Sun等公司开始为Athlon64优化他们的软件。微软的64位版本Windows Server 2003将会在明年初上市。
因此，无论是64-bit 处理器还是64-bit 操作系统，前景都是非常光明的。它们的目标都是使人类的生活更加美好，强大的计算时代提前到来使工业界发生了巨大的变化。那么它将会朝哪个方面发展呢？让我们拭目以待吧~~
