EFI：Itanium 的 BIOS

Itanium 的 BIOS 并不是您通常熟悉的個(gè)人計(jì)算機(jī)的 BIOS。可擴(kuò)展固件接口 (EFI) 是將操作系統(tǒng)從 BIOS 和硬件中分離出來(lái)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(gè)內(nèi)置的小型操作系統(tǒng)。從 EFI Shell，您可以訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)器（包括 CD-ROM）、運(yùn)行可執(zhí)行文件（例如 Windows 的安裝程序），甚至可以執(zhí)行簡(jiǎn)單的文本編輯。系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非揮發(fā)性內(nèi)存中，而不是存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，并且可以通過(guò) EFI Shell 進(jìn)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(huì)以指令提供的順序來(lái)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(huì)在管線中重新排序指令，然后嘗試并行執(zhí)行指令。對(duì)于 Itanium 而言，編譯器必須明確地排序指令，然后負(fù)責(zé)檢查指令之間的相互依存關(guān)系。編譯器還必須負(fù)責(zé)通知處理器可以并行執(zhí)行的指令。Intel 有一個(gè)為此定義的新術(shù)語(yǔ)：EPIC。EPIC 表示明確并行指令集計(jì)算。它負(fù)責(zé)編譯器執(zhí)行所有優(yōu)化。處理器將不會(huì)進(jìn)行任何重新排序。這使得編譯器責(zé)任更加重大，稍后將在本文中進(jìn)行討論。

執(zhí)行單元

Itanium 由九個(gè)執(zhí)行單元組成，如下所示：

Itanium 具有一個(gè)十階管線，負(fù)責(zé)提取、解碼和執(zhí)行指令。Itanium 最多可以同時(shí)處理六條指令。

寄存器

Itanium 具有多達(dá) 328 個(gè)寄存器：128 個(gè) 64 位整數(shù)通用寄存器、128 個(gè) 82 位浮點(diǎn)寄存器、64 個(gè) 1 位謂詞寄存器、8 個(gè)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(dāng)運(yùn)行在 x86 兼容模式中時(shí)，Itanium 會(huì)將一些 x86 寄存器映射到 64 位寄存器上，同時(shí)提供專門(mén)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(shí)設(shè)計(jì)和輪換寄存器。我們將通用寄存器分成兩組：前 32 個(gè)寄存器是固定的、全局寄存器。后 96 個(gè)寄存器可以用于設(shè)計(jì)和輪換。

寄存器設(shè)計(jì)

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(dāng)調(diào)用某個(gè)函數(shù)時(shí)，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(huì)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(dāng)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(gè)寄存器是固定的，您無(wú)法設(shè)計(jì)它們。因此，可以設(shè)計(jì)的寄存器的最大數(shù)量為（其余的）96 個(gè)寄存器。另外，只有整數(shù)寄存器可以設(shè)計(jì)，浮點(diǎn)寄存器和謂詞寄存器不能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

寄存器輪換

寄存器也可以輪換或轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)位置。在解開(kāi)循環(huán)時(shí)，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(yù)的情況下，那些周而復(fù)始地在相同的寄存器集中運(yùn)行的循環(huán)可以同時(shí)運(yùn)行。利用這個(gè)選項(xiàng)，編譯器可以更進(jìn)一步改進(jìn)指令的并行處理。

指令集

IA-64 指令是 41 位長(zhǎng)的指令。指定 128 個(gè)通用寄存器中之一需要使用七位，并且指定兩個(gè)源寄存器和一個(gè)目標(biāo)寄存器，一共是 21 位。每條指令可以指定 64 個(gè)謂詞寄存器中的一個(gè)，再加上 6 位。這占用了 27 位，而我們尚未指定實(shí)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(huì)被匯編到“組”中。組是理論上可以同時(shí)執(zhí)行的指令集合。組中的指令沒(méi)有相互依存關(guān)系。在編譯時(shí)，編譯器必須對(duì)此進(jìn)行計(jì)算并對(duì)綁定一起分組。處理器將不會(huì)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(zhǎng)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(shí)際上同時(shí)分派兩個(gè)綁定）。組是指令進(jìn)行交互的邏輯方式。