64-Bit-Applikationen auf der Intel-Architektur: Wann sind sie wirklich schneller?

Wird mehr Hauptspeicher benötigt, so muss die Architektur auf mehr Bits im Adressraum erweitert werden. Da sich der Adressraum pro zusätzlichem Bit verdoppelt, ist ein 64-Bit-Adressraum 18.446.744.073.709.552.000 Bytes groß. Das sind 16 EByte (Exabyte), was mehr als vier Milliarden Gigabyte bedeutet. Einen 64-Bit-Adressraum gibt es aber bei den heutigen CPUs in Wirklichkeit nicht. Zwischen 36 Bit (Intel Prescott) und 48 Bit (AMD K10) bietet die Hardware beim Adressraum Größen von 64 GByte und 256 TByte.

Allerdings wird der Adressraum im Befehlssatz von 64-Bit-Registern repräsentiert. Die Bits außerhalb des Hardware-Adressraums haben derzeit keine Bedeutung. Dies erlaubt in der Zukunft, Prozessoren zu bauen, die bis zu 16 EByte Adressraum besitzen, ohne dass eine Portierung existierender Software erfolgen muss. Intel weigerte sich lange, ein 64-Bit-Memory-Modell für die x86-Architektur zu entwickeln, und bot stattdessen den Itanium an – eine CPU-Architektur mit völlig neuem Befehlssatz. Eine Hoffnung auf Refinanzierung des Itaniums war, die x86-Architektur bei einem Maximum von 4 GByte Adressraum zu belassen – und wer mehr brauchte, sollte für viel Geld Itanium-Prozessoren kaufen.

Letztendlich ging AMD in Eigenregie vor, erweiterte die x86-Architektur auf einen 64-Bit-Adressraum und nannte das Ergebnis AMD64. Diese Architektur wurde schnell ein Erfolg, da existierende Compiler leicht auf das Erzeugen von AMD64-Code erweitert werden konnten, weil die grundsätzliche Architektur nicht geändert wurde. Intel zog später notgedrungen nach und brachte 64-Bit-fähige x86-Prozessoren auf den Markt. Intel nennt seine Entwicklung EM64T, die allerdings bis auf sehr wenige Befehle identisch mit AMD64 ist. Heute nennt man beides meist x64-Architektur oder x86-64-Architektur.