64位ARM新篇章 历数史上经典64位处理器（3） 超级计算机, 处理器, 寄存器, 发展史, 经典

yuyang911220

首款64位处理器：MIPS R4000    刚才介绍的是首开64位计算先河的超级计算机，其搭载的并不是真正意义上的64位处理器。全球首个商用的64位处理器应该属MIPS公司于1991年推出的R4000。
    R4000并不是无中生有而被创建出来，而是MIPS早期32位R2000、R3000和R6000的扩展——它们都在处理器发展史上获得突破，但最大不同的地方是，R4000增加了内外部的数据通道带宽，也就是将寻址、寄存器和ALU算术逻辑单元增加到了64位。

NEC D30400RJ-40（40MHz，左)和东芝TC85R4000SC-50（50MHz）

　　虽然这种扩展带来的处理器面积的增加，但其拥有更加显著的优势。首先，它支持更大的寻址空间，允许操作系统对TB级以上的文件直接进行存入到内存中进行访问。相比之下， 32位寻址空间只能支持不超过4GB的容量。
　　另外，64位数据通道能够在单个字节组中支持8位长的单精度IEEE浮点数值和字符串。在更为重要的数字加密特定的算法中，更大的数据通道自然会有更好的性能表现。
　　R4000拥有六种不同的指令——两种非条件转移和4中条件转移——它们又可被称为subroutines子程序。一旦启动执行，这些指令就会返回一个链接或者返回地址。

东芝生产的TC86R4400MC-200 9636YJA（R4400)

    另外，MIPS在推出R4000的时候，还兼顾到了之前的32位MIPS架构直接的代码兼容性。在1992年，MIPS在R4000的基础上推出了R4400处理器，它拥有更高的主频（100MHz、133MHz、150MHz、200MHz和250MHz），而且缓存也从R4000的8KB提升到16KB，包括230万个晶体管。
品牌：Intel 服务器CPU464位处理器遍地开花：Sun UltraSPARC
    上世纪九十年代后，64位处理器发展如火如荼，各大芯片厂商都陆续推出了各自的看家本领，或直接推出64位处理器，或者宣布64位处理器架构加快市场布局。
　　在MIPS科技公司推出首个纯正版64位处理器之后，DEC、英特尔、Sun、惠普、IBM相继推出了相应的产品和架构方案。DEC公司在1992年，引入纯64位 Alpha 架构，并于次年发布64位OSF/1 AXP 类Unix 操作系统（后来改名为 Tru64 UNIX）和 OpenVMS操作系统给Alpha系统。
　　1994年，半导体巨头英特尔宣布了64位IA-64 架构的进度表（与HP共同开发）作为其32位IA-32处理器的继承者，路线图定位在1998-1999期间。

IA-32向IA-64架构演进

    1995年，Sun推出64位SPARC处理器UltraSPARC。UltraSPARC是一款superscalar超标量体系架构的微处理器，以顺序形式执行指令。

主频为200MH的UltraSPARC处理器

    该处理器拥有主次两级缓存，主缓存有两个，分别对应指令和数据，总共容量为16KB。UltraSPARC需要有外部的次级缓存（L2），容量为512KB至4MB，而且是直接影射（direct-mapped）缓存。外部缓存与同步SRAM（SSRAM）会以处理器的频率进行同步。