因此，x86-64架构如果要同时兼顾64位、32位运算任务，就必须对原x86寄存器体系进行变革。传统的x86指令集本身属于一种复杂指令集（CISC），使用x86指令集的处理器架构一直沿用寄存器结构，由于程序可用的寄存器数量较少（注：传统的x86架构只拥有8个通用寄存器、8个浮点寄存器和8个SIMD寄存器，而Intel的IA-64架构的寄存器要多得多）。因此造成传输延迟，性能以及流水线工作效率相对落后，从而给x86架构处理器的性能造成了影响，程序和编译器的优化难度也较大。针对这个问题，在x86-64架构中，AMD在x86架构基础上将通用寄存器和SIMD寄存器的数量增加了1倍：其中新增了8个通用寄存器以及8个SIMD寄存器作为原有x86处理器寄存器的扩充。这些通用寄存器都工作在64位模式下，经过64位编码的程序就可以使用到它们，在32位环境下并不完全使用到这些寄存器，同时AMD也将原有的EAX等寄存器扩展至64位的RAX，这样可以增强通用寄存器对字节的操作能力。与此同时，为了同时支持32位和64位代码及寄存器，x86-64架构允许处理器工作在以下两种模式：Long Mode?长模式?和Legacy Mode?传统模式?，Long模式又分为两种子模式：64位模式和Compatibility Mode兼容模式。

　　除了采用x86-64架构之外，AMD的64bit处理器的还有不少值得称道的改进。如整合支持双通道和单通道的DDR SDRAM内存控制器；采用针对芯片组的独立Hyper-Threading总线连接技术，在Athlon 64系统它实现AGP 8x和I/O功能。此外，与Athlon XP架构相比，AMD64拥有更长的管道总数，它们拥12条整数运算管道和17浮点运算管道(而Athlon XP中的分别为10条和15条)。这个改进增加了这体系结构的可伸缩性并加快某些指令的编译速度；采用与Athlon XP一样数目(36个)的浮点调度程序窗口，但是整数单元从Athlon XP的18个扩充到了24个；更大的TLB，L1缓存TLB通道数从此前的24个(Athlon XP)增加到40个，而L2缓存TLB的存储空间则高达512个(是Athlon XP的256个的两倍)。

二、各系列AMD64处理器点评

　　象此前的Athlon XP架构一样，AMD也根据市场需要对AMD64处理器进行了细分，目前主要有下面三个系列。

　　（1）Opteron系列处理器

　　Opteron系列处理器是AMD最先发布的X86-64架构的处理器，其主要是针对服务器市场的，也可以看作架构、功能最完整的AMD64处理器。Opteron处理器采用0.13微米、SOI 制程，拥有1MB的二级缓存及128KB的一级缓存，支持HyperTransport技术及整合DDR内存控制器(双通道DDR内存控制器)，与其它两个系列的最大不同之处是：Opteron处理器支持多路处理器运算模式（SMP）。

　　在Opteron处理器上，AMD提供了更高性能表现的多处理器解决方案。Opteron配备了16位带宽的HT连线，每个连接能提供双向最大3.2GB/s的带宽(总共6.4GB/s的带宽)。每个Opteron处理器能用三条HT连线中的两条来连接其他的Opteron处理器，而第三条连线用来连通CPU和I/O芯片。每个CPU拥有独立内存控制器带来的一个特点是：内存宽带受到CPU个数的控制。在传统的多处理器架构中，CPU必须分享内存带宽，这和共享前端总线差不多。而在Opteron中，每个CPU有着独立的128位DDR内存带宽。在多处理器系统中，由于没有统一的内存控制器调控数据，每个处理器使用自己的内存控制器，因此内存带宽变得更为高效。例如Opteron与DDR333 SDRAM搭配使用时，它能提供每个CPU 5.3GB/s的峰值带宽在多路系统中，CPU同时还能向其他内存控制器调度数据，最高速度可以达到HT技术支持的3.2GB/s。

　　除此之外，Opteron的内存控制器也与其它两系列AMD64处理器也略有不同。虽然Opteron处理器也整合了一个128位的双通道DDR内存控制器，但严格的来说AMD为Opteron配备的是144bit DDR内存带宽，因为在Opteron系统之上72位的内存(64位加上ECC内存特有的8个奇偶位)必须成对配置，这也是Opteron只支持registered ECC DDR SDRAM内存的原因。

　　AMD根据不同的服务市场将Opteron划分了三个系列：100系列，针对单处理器系统；200系列，针对双处理器系统，可以同时用来组建一路或是两路系统；800系列，针对4路或8路处理器系统，则能用在一路，两路，四路和八路系统中。三个系列的Opteron处理器都是采用Socket940封装类型，目前的国内市场可以购到的主要是100系列和200系列，常见的有Opteron140、Opteron240、Opteron242、Opteron244、Opteron246。

　　由于Opteron系列处理器是针对服务器市场推出的，价格相当高，并不建议普通用户考虑。

　　2、Athlon 64 FX系列处理器

　　Athlon 64 FX这系列处理器属于顶级的桌面处理器，其主要是AMD为游戏玩家及发烧友们所定制的产品。Athlon 64 FX完全可以看作是Opteron 100系列处理器的桌面版本。因为Athlon 64 FX除了不支持多路运算模式之处，其它之处几乎与Opteron处理器一样：如整合支持双通道DDR SDRAM内存控制器、支持registered ECC DDR SDRAM内存、拥有1MB的L2 缓存及采用Socket940封装。不过，现在Athlon 64 FX处理器(Diego核心)将改用Socket 939封装，从而真正与Opteron处理器区分开来。

　　不过，使用Athlon 64 FX的系统并不便宜。除了处理器的价格外，内存也是一项负担。因为Athlon 64 FX所搭配的Registered DDR DRAM内存要比传统unbuffered内存模块略贵。此类Registered DDR400与目前市场流行的DDR400完全是两码事—其没有得到JEDEC认可，而且目前内存市场之上此类内存品种是屈指可数。Registered内存必须通过内存控制器予以支持，更准确地说，内存的大小是有限制的。这些模块可增加信号来帮助内存控制器放电，尤其当你必须为许多工作提供大量的内存时，这一点显得更为重要。

　　目前Athlon 64 FX只有两个型号：Athlon 64 FX-51和Athlon 64 FX-53，拥有800MHz前端总线，工作频率分别为2.2GHz、2.4GHz工作频率，目前市面上只有Athlon 64 FX-51，Athlon 64 FX-53仍没正式在国内上市，需要的朋友要通过预定。值得注意的是Athlon 64 FX-51与FX-53的针脚并不相同：FX-53已经改用Socket 939封装，相信以后新生产的FX-51也将改用此封装。也许有些朋友会问“由于针脚不同，此前选购的采用Socket 940主板是否能支持未来的采用Socket 939封装的Athlon 64 FX处理器呢？对于这个问题，大家可以尽管放心。因为此前采用Socket 940封装Athlon 64 FX处理器多出的那根针脚是无用的。此根针脚在Opteron处理器中主要是定义多路运算模式，由于此功能在Athlon 64 FX上已经被关闭了，故对Athlon 64 FX毫无意义。

　　可以说，除了不拥的多路运算模式外，Athlon 64 FX与Opteron处理器并没有多大区别，而价格却便宜了许多，如果你打算组建小型家用服务器、图形处理平台或超强游戏平台的话，Athlon 64 FX仍是一个不错的选择。

　　3、Athlon 64系列处理器

　　Athlon 64系列处理器是AMD针对家用市场所推出的64位处理器产品。与上面两款处理器相比，在外观上Athlon 64给人的第一感觉就是针脚少了，Athlon 64采用了简化型的Socket754封装。除此之外，Athlon 64与上面两款处理器最大不同之处是内存控制器之上。Athlon 64只拥有一个单通道内存控制器，并可以与普通DDR内存模块搭配使用，这无疑大大降低了Athlon 64系统的成本。

　　此外，与Opteron、Athlon 64 FX不同的是，AMD为Athlon 64配备了一个称为“Cool'n'Quiet”的功能。这属于一个利用PowerNow!技术的扩充电源管理系统，通过此功能系列会根据负荷量来调整CPU的电压与速度，其中Cool'n'Quiet功能的P-states可让你决定操作条件。AMD使用P-States来定义特定电压与速度的操作环境。为了让操作系统使用此功能，你必须先到AMD的网站下载并进行升级。此驱动程序会识别个别系统的电源使用率，并会利用BIOS产生的ACPI或PSB(Performance Sate Blocks)更改P-states。因此，就连主板和BIOS也必须支持Cool'n'Quiet或PowerNow!。如果程序一切正常，你只需要几个步骤便可以将处理器速度从2.0GHz、1.5V与89W降到800MHz、1.3V与35W。

　　目前市面上的Athlon 64处理器有四个型号：Athlon 64 3400 +、Athlon 64 3200+、Athlon 64 3000+和Athlon 64 2800+。其中Athlon 64 3400+的工作频率达到了2.2GHz，L2 Cache为1MB；Athlon 64 3200+，工作频率为2.0GHz, L2 Cache为1MB；而Athlon 64 3000+又有两种规格，最早发布的Athlon 64 3000+的实际频率为1.8GHz，L2 Cache为1MB，这个版本在市场上已经很少见，目前市场常见的Athlon 64 3000+处理器的工作频率达到了2.0Ghz，不过L2缓存却减少到了512KB；Athlon 64 2800+是AMD最新推出的低频型号，主频只有1.8GHz，二级缓存也只有512KB。其实这些只拥有512KB L2缓存的Athlon 64 处理器采用了AMD最新的核心—Newcastle(纽卡斯尔)核心，而且现在也有证据表明，这些512KB L2缓存版本的处理器其实就是缓存具有缺陷、1MB L2缓存版本的Athlon 64—即是屏蔽掉了一半L2 Cache的Athlon 64的次品。因此，这可能存在一个事实：我们或许可以激活Athlon 64 3000 +处理器上被关闭的512KB L2缓存，因为此前我们在Athlon XP上已经看到了如此的先例。

　　虽然L2缓存有所缩水，并且Athlon 64处理器整合的只是单通道DDR内存控制器，但由于可以与普通DDR内存搭配使用，其内存延迟要比Registered内存略低一些，因此在一定程度上可以祢补单通道的不足。

结语：

　　目前Athlon 64系列处理器的处理器的价格经过几次调整后已经与目前的高端的Athlon XP和P4处理器相差不多。目前Athlon 64 2800+的价格大约在1500元左右，而Athlon 64 3000+的价格已经跌破2000元。可以说我们的64位运算之梦已经为时不远。