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

AMD ging mit AMD64 allerdings ein großen Schritt über die Erweiterung aller x86-Register auf 64 Bit hinaus. Gleichzeitig führte der Intel-Konkurrent acht neue GPR-Register und acht neue XMM-Register für die Ausführung von SSE-Befehlen ein. Damit wurde mit AMD64 ein wesentlicher Unterschied zu den RISC-Prozessoren geschaffen.

Moderne RISC-Prozessoren, wie der Power PC, sind von vornherein in einer 64-Bit-Architektur entwickelt worden. Auch sie besitzen einen 32-Bit-Modus, der die Benutzung aller Register erlaubt. Der 32-Bit-Modus ist oft deutlich schneller, da sämtliche Befehle eines RISC-Prozessors die gleiche Länge haben. Beim Power PC sind dies 4 Byte. Danach folgen für einen Operand acht Bytes im 64-Bit-Modus und 4 Byte im 32-Bit Modus. Da der Operand im 32-Bit-Modus auch nur 4 Byte lang sein kann, kann man im 32-Modus keine 64-Bit-Integer-Arithmetik durchführen. 64-Bit-Floating-Point Arithmetik ist mit etwas komplizierterem Code möglich. Dazu müssen 64-Bit-Operanden durch zwei 32-Bit-Operanden in den Cache gelegt und dann in ein 64-Bit-Floating-Point-Register geladen werden.

Kann ein Programm für einen RISC-Prozessor auf 64-Bit-Arithmetik weitgehend verzichten und kommt mit 4 GByte Adressraum aus, so ist der 32-Bit-Modus schneller, da der Cache weniger belastet wird. Der Instruction-Cache kann mehr Befehle aufnehmen, da jeder Befehl mit Operand nur 8 Byte statt 12 Byte lang ist. Der Daten-Cache wird dadurch entlastet, dass 32-Bit-Werte nur 4 Byte im Cache anstelle von 8 belegen.

Typischerweise kommt Systemsoftware, wie das Betriebssystem selber oder Tools und Utilities, mit den genannten Beschränkungen aus. Auch moderne Betriebssysteme brauchen für Kernelkomponenten weniger als 1 GByte. Dass mit 32-Bit-Integers nur etwas über vier Milliarden Fenster auf dem Desktop dargestellt werden können oder maximal vier Milliarden Dateien gleichzeitig geöffnet sein dürfen, stellt keine ernsthafte Beschränkung da.