EFI：Itanium 的 BIOS

Itanium 的 BIOS 并不是您通常熟悉的個人計算機的 BIOS。可擴展固件接口 (EFI) 是將操作系統(tǒng)從 BIOS 和硬件中分離出來的抽象層。EFI Shell 與 Windows 中的命令提示符很相似。在某些方面，EFI Shell 就像是一個內(nèi)置的小型操作系統(tǒng)。從 EFI Shell，您可以訪問驅(qū)動器（包括 CD-ROM）、運行可執(zhí)行文件（例如 Windows 的安裝程序），甚至可以執(zhí)行簡單的文本編輯。系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)存儲在非揮發(fā)性內(nèi)存中，而不是存儲在硬盤上，并且可以通過 EFI Shell 進行配置。

EPIC：Intel 的順序處理器

Itanium 是一種順序處理器，意味著它會以指令提供的順序來執(zhí)行這些指令。這與普通的 x86 處理器不同，x86 處理器在可能的情況下會在管線中重新排序指令，然后嘗試并行執(zhí)行指令。對于 Itanium 而言，編譯器必須明確地排序指令，然后負責檢查指令之間的相互依存關(guān)系。編譯器還必須負責通知處理器可以并行執(zhí)行的指令。Intel 有一個為此定義的新術(shù)語：EPIC。EPIC 表示明確并行指令集計算。它負責編譯器執(zhí)行所有優(yōu)化。處理器將不會進行任何重新排序。這使得編譯器責任更加重大，稍后將在本文中進行討論。

執(zhí)行單元

Itanium 由九個執(zhí)行單元組成，如下所示：

Itanium 具有一個十階管線，負責提取、解碼和執(zhí)行指令。Itanium 最多可以同時處理六條指令。

寄存器

Itanium 具有多達 328 個寄存器：128 個 64 位整數(shù)通用寄存器、128 個 82 位浮點寄存器、64 個 1 位謂詞寄存器、8 個分支寄存器以及用于各種目的的其他寄存器的集合，例如 x86 后向兼容性（當運行在 x86 兼容模式中時，Itanium 會將一些 x86 寄存器映射到 64 位寄存器上，同時提供專門用于處理器的 x86 模式的其他寄存器）。

要協(xié)助管理如此大量的寄存器，Itanium 有能力同時設計和輪換寄存器。我們將通用寄存器分成兩組：前 32 個寄存器是固定的、全局寄存器。后 96 個寄存器可以用于設計和輪換。

寄存器設計

ALLOC 指令用于建立寄存器框架。寄存器框架將物理寄存器（硬件）映射到邏輯寄存器（軟件）上，這樣當調(diào)用某個函數(shù)時，不再需要推出或彈出所有參數(shù)，編譯器就可以為子例程分配一定范圍的寄存器，其中的一些寄存器可能會映射到父例程的寄存器上。可以在兩者之間重疊的寄存器用于傳遞參數(shù)。這樣比將參數(shù)推出和彈出到堆棧上更為有效。當然，推出和彈出參數(shù)的傳統(tǒng)方法仍然可以使用。

由于前 32 個寄存器是固定的，您無法設計它們。因此，可以設計的寄存器的最大數(shù)量為（其余的）96 個寄存器。另外，只有整數(shù)寄存器可以設計，浮點寄存器和謂詞寄存器不能進行設計。

寄存器輪換

寄存器也可以輪換或轉(zhuǎn)移到一個或多個位置。在解開循環(huán)時，這可能很有幫助，因此使用不同的物理寄存器，在不相互干預的情況下，那些周而復始地在相同的寄存器集中運行的循環(huán)可以同時運行。利用這個選項，編譯器可以更進一步改進指令的并行處理。

指令集

IA-64 指令是 41 位長的指令。指定 128 個通用寄存器中之一需要使用七位，并且指定兩個源寄存器和一個目標寄存器，一共是 21 位。每條指令可以指定 64 個謂詞寄存器中的一個，再加上 6 位。這占用了 27 位，而我們尚未指定實際的操作代碼。

指令封裝到 128 位的“綁定”中。其中三條指令（123 位），再加上 5 位模板字段。然后，這些綁定會被匯編到“組”中。組是理論上可以同時執(zhí)行的指令集合。組中的指令沒有相互依存關(guān)系。在編譯時，編譯器必須對此進行計算并對綁定一起分組。處理器將不會再次檢查編譯器的工作，所以編譯器必須保證其正確。組可以是任意的長度。模板字段中的一位表示組的結(jié)束。

綁定和組是不同的。綁定是指令分派到處理器的方式。Itanium 的總線和解碼電路為 128 位寬，剛好用于 3 條指令（Itanium 實際上同時分派兩個綁定）。組是指令進行交互的邏輯方式。