AMD amd64 architecture User Manual

The AMD64 architecture is a simple yet powerful 64-bit, backward-compatible extension of the
industry-standard (legacy) x86 architecture. It adds 64-bit addressing and expands register resources to
support higher performance for recompiled 64-bit programs, while supporting legacy 16-bit and 32-bit
applications and operating systems without modification or recompilation. It is the architectural basis
on which new processors can provide seamless, high-performance support for both the vast body of
existing software and 64-bit software required for higher-performance applications.

The need for a 64-bit x86 architecture is driven by applications that address large amounts of virtual
and physical memory, such as high-performance servers, database management systems, and CAD
tools. These applications benefit from both 64-bit addresses and an increased number of registers. The
small number of registers available in the legacy x86 architecture limits performance in computation-
intensive applications. Increasing the number of registers provides a performance boost to many such
applications.

The AMD64 architecture introduces these features:

•

Register Extensions (see Figure 1-1 on page 2):

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8 additional general-purpose registers (GPRs).

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All 16 GPRs are 64 bits wide.

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8 128-bit XMM registers.

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Uniform byte-register addressing for all GPRs.

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An instruction prefix (REX) accesses the extended registers.

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Long Mode (see Table 1-1 on page 2):

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Up to 64 bits of virtual address.

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64-bit instruction pointer (RIP).

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Instruction-pointer-relative data-addressing mode.

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Flat address space.