x32 ABI
x32 ABI（英語：x32 Application Binary Interface）是一种ABI及Linux内核接口之一。它允许程序得到x86-64的优点（较大的CPU寄存器号码，更佳的浮点性能，更快的地址无关代码共享库，通过寄存器传递函数参数，更快的系统调用指令），而使用32位指针，从而避免了对64位指针的开销。[1][2][3]
细节
尽管x32 ABI限制了程序的虚拟地址为4 GB，它也减小了程序的内存占用量，且在某些情况下，能使它运行得更快[1][2][3]。在181.mcf SPEC CPU 2000基准测试中，x32 ABI版本比x86-64版本最多能快40%[3][4]。一般而言，x32在SPEC CPU整数基准比x86-64快5-8%。在SPEC CPU浮点基准上，x86-64则毫无速度优势[5]。
| 特性 | i386 | x32 | x86-64 |
|---|---|---|---|
| 进程最大内存 | 4 GiB | 128 TiB | |
| 整数寄存器 | 6 (PIC) | 16 | |
| 浮点寄存器 | 8 | 16 | |
| 指针 | 4位 | 8位 | |
| 64位元运算 | 否 | 是 | |
| 浮点数 | x87 | SSE | |
| 调用约定 | 内存 | 寄存器 | |
| PIC序言 | 2-3 insn | 无 | |
历史
大多数情况下执行以ILP32模式编译的程序，但又能使用主要的64位CPU指令，这样的用户空间并非少见，特别是在“经典RISC”芯片领域中。例如，Solaris操作系统在SPARC和x86-64上就是这么做的。而对于Linux，SPARC和PowerPC上的Linux发行版，如Aurora SPARC Linux和Debian，也有ILP32用户空间。根本原因是LP64代码“更贵”[6]，正如上文x86-64所述。就这方面而言，x32是“64位ILP32”概念在x86-64平台的延伸。
自从2003年Athlon 64发布以来，一些人就在讨论32位指针x86-64 ABI的好处，特别是2008年高德纳的研究[7]。然而，在实现这种模式上，外界并没有看到有显著进展，直至2011年8月27日，汉斯·彼得·昂万在Linux内核邮件列表上宣布，他和H·J·鲁一直在x32-ABI上努力[8]。
就在同一天，林纳斯·托瓦兹回应道，在x32 ABI中使用32位时间值，将来可能会导致问题[9][10]。这是因为，使用32位时间值，将导致时间值在2038年溢出[9][10]。根据这一要求，x32 ABI的开发者将时间值变为了64位[11]。
2011年9月7日一个Linux Plumbers Conference上的演讲提及了x32 ABI[2]。
x32 ABI于Linux 3.4起合并入内核，GNU C 函式庫 2.16中添加了相应支持。
参考
- ^ 1.0 1.1 Thorsten Leemhuis. Kernel Log: x32 ABI gets around 64-bit drawbacks. www.h-online.com. 2011-09-13 [2011-11-01]. （原始内容存档于2011-10-28）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 x32 - a native 32-bit ABI for x86-64. linuxplumbersconf.org. [2012-06-12]. （原始内容存档于2012-05-05）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 x32-abi. Google Sites. [2011-11-01]. （原始内容存档于2011-10-30）.
- ^ 181.mcf SPEC CPU2000 Benchmark Description File. Standard Performance Evaluation Corporation. 1999-10-14 [2011-11-01]. （原始内容存档于2018-09-08）.
- ^ H.J. Lu, H Peter Anvin, Milind Girkar. X32 - A Native 32bit ABI For X86-64. September 2011 [2015-02-16]. （原始内容存档于2017-03-11）.
- ^ Tony Bourke. Are 64-bit Binaries Really Slower than 32-bit Binaries?. 2004-01-22 [2014-03-25]. （原始内容存档于2018-04-16）.
- ^ Donald Knuth. Recent News: A Flame About 64-bit Pointers. February 2008 [15 May 2012]. （原始内容存档于2012-09-26）.
- ^ H. Peter Anvin. RFD: x32 ABI system call numbers. 27 August 2011 [15 May 2012]. （原始内容存档于2012-09-26）.
- ^ 9.0 9.1 Jonathan Corbet. The x32 system call ABI. LWN.net. 2011-08-29 [2011-11-01]. （原始内容存档于2022-05-07）.
- ^ 10.0 10.1 Linus Torvalds. Re: RFD: x32 ABI system call numbers. LWN.net. 2011-08-26 [2011-11-01]. （原始内容存档于2017-12-01）.
- ^ H.J. Lu. X32 project status update. 2011-11-24 [2015-02-16]. （原始内容存档于2015-09-24）.