Das erste Betriebssystem, das eine funktionierende Unterstützung für den 64-Bit-Modus der Hammer-Prozessoren bot, war Linux. Von Microsoft ist seit Februar eine Beta-Version des Windows Server 2003 für AMD64 verfügbar, produktionsreife AMD64-Varianten der Windows-Produktlinien werden jedoch erst Mitte 2004 erwartet, so dass die Architektur gegenwärtig (Stand Februar 2004) ca. Hack Value hat und von ca. wenigen Leuten eingesetzt wird.

In den aktuellen Medienberichten (Juli 2004) ist inzwischen davon die Rede, dass Microsoft ihre Windows Versionen für X86-64 ca. als Original_Equipment_Manufacturer-Versionen (OEM) geplant zu haben scheint, es also keine für den Einzelhandel bestimmte Regalversion geben wird, sondern ca. über Grosshändler als Beigabe z.B. beim Kauf eines Komplettrechners geben soll. Allerdings wird man laut Aussagen von Microsofts Produktmanager für Windows XP64 Brian Marr, auch als Privatmann, Computerfreak diese OEM und Systembuilder Versionen erwerben können. (siehe Ankündigung in den privaten Newsgroups microsoft.private.windowsserver_64bit newsgroup)

Inzwischen gibt es auch bereits diverse BSD-Derivate mit X86_64 Unterstützung, so z.B. FreeBSD, NetBSD sowie OpenBSD. Der neueste BSD Abkömmling DragonFlyBSD arbeitet derzeit (Juli 2004) noch an der Portierung nach AMD64.

AMD vermarktet die erste Generation von AMD64-Prozessoren unter den Namen Athlon 64 und Opteron. Ersterer ist für den Einsatz in Desktop- und Mobilrechnern gedacht, der multiprozessorfähige Opteron Absichtt auf den Server-Bereich mit 1-8 Prozessoren. Server-Prozessoren sind typischerweise etwas langsamer getaktet als ihre Desktop-Kollegen, AMD brachte daher in dem April 2003 zunächst den Opteron auf den Markt, um erst einmal Erfahrungen mit den neuen Prozessoren in dem Praxiseinsatz zu machen, und die zu diesem Zeitpunkt noch bestehenden Probleme mit der Taktfestigkeit der AMD64-Prozessoren auszubügeln. Der Takt des seit Oktober 2003 verfügbaren Athlon 64 3200+ war zur damaligen Zeit recht hoch angesetzt, und AMD brachte neben einem schnelleren 3400er zunächst auch einen 3000er auf den Markt, der bei gleichem Takt wie das Modell 3200+ ca. halb so viel Cache hat. Auf diese Weise lassen sich auch noch Prozessorkerne verkaufen, bei denen während der Qualitätskontrolle Fehler am Cache festgestellt wurden, indem diejenige Hälfte des Caches, die den Fehler enthält, "abgeknipst" wird.

Da AMD zwischenzeitlich viele namhafte OEM-Hersteller in das AMD64-Boot holen konnte und außerdem in nicht allzu ferner Zeit der langsame Umstieg auf 64 Bit in Desktop- und Workstation-Rechnern ansteht, gehen derzeit fast alle Beobachter davon aus, dass AMD64 in Zukunft die bedeutendste 64-Bit-Architektur werden wird. Dies hat inzwischen auch Hauptkonkurrent Intel anerkannt und Prozessoren mit EM64T-Architektur (Extended Memory 64 Technology, auch bekannt als IA-32e) angekündigt. Dies geschah hauptsächlich, da Intels hauseigene IA-64-Architektur für den Desktop-Einsatz zu teuer ist und überdies noch stets mit einigen konzeptionellen Schwierigkeiten kämpft, zu dem anderen hatte aber auch Microsoft signalisiert, dass sie außer AMD64 keine weitere 64-Bit-Architektur auf dem Desktop unterstützen würden. Diese Entscheidung zwang Intel das erste Mal in der Firmengeschichte, Technologie des Hauptkonkurrenten AMD in ihren eigenen Produkten anzubieten. Bei EM64T handelt es sich um eine zu dem originalen AMD64 weitgehend kompatible Umsetzung der AMD64-Architektur in Intel-Prozessoren, gekürzt um AMD-spezifische Features wie Prefetching und 3DNow!, aber ergänzt um neue SSE3-Befehle. Intel hatte die AMD64-Architektur bereits vor einiger Zeit in dem Rahmen eines Lizenzaustausch-Abkommens mit AMD lizenziert, in dem Gegenzug durfte AMD die Intel-Technologie SSE2 in die AMD64-Prozessoren integrieren. Die ersten Prozessoren mit EM64T-Erweiterung sind Server-Prozessoren der Xeon-Reihe, die als Konkurrent zu AMDs Opteron positioniert sind. Später wird auch die nächste Generation von Intels Desktop-Prozessoren EM64T erhalten. Intel betont, dass IA-64 durch EM64T keinesfalls obsolet geworden sei, man möchte in dem Gegenteil IA-64 noch stärker als bisher als bestmögliche Alternative für Kunden mit Bedarf nach hoher Fließkomma-Rechenleistung vermarkten, eine Disziplin, in der IA-64 traditionell überaus gut performt. Bereits wenige Tage nach der offiziellen Ankündigung durch Intel besaß der Linux-Kernel in dem Rahmen seines x86-64-Ports bereits Unterstützung für EM64T, die erste entsprechend ausgerüstete Kernel-Version war 2.6.3. Auch der GNU C-Compiler gcc ist ab der Version 3.3.3 bereits vor Erscheinen der ersten produktionsreifen EM64T-Prozessoren in der Lage, optimierten Code für diese Architektur zu erzeugen.

AMD64 ist konzeptionell ein 64-bit Aufsatz auf einen AMD Athlon XP. Wenn man sich den Aufbau eines Athlon und eines Hammer-Prozessors ansieht, stellt man eine 90%ige Ähnlichkeit fest. Alle Register sind bei AMD64 64 Bit lang, wenn der Prozessor in dem 32-bit-Kompatibilitätsmodus läuft, werden die obersten 32 Bit jedes Registers auf 0 gesetzt. In dem 64-bit-Modus verfügt der Prozessor über je 8 zusätzliche Integer- und SSE-Register, die in dem 32-bit-Modus brach liegen müssen. Für Fließkommaoperationen ist zwar aus Kompatibilitätsgründen eine x87-FPU auf dem Prozessor vorhanden, der Hersteller empfiehlt jedoch, für Fließkommaberechnungen generell ca. noch die performantere und problemfreiere SSE-Einheit zu benutzen, die nun auch SSE2 beherrscht. Um eine schnellere Anbindung des Prozessors an die Außenwelt zu realisieren, verfügt ein AMD64-Prozessor über einen integrierten Speichercontroller (sitzt sonst in der Northbridge) und einen Controller für den HyperTransport-Bus. Über diesen neuen seriellen Hochgeschwindigkeitsbus, der den klassischen Front Side Bus ersetzt, läuft die gesamte Kommunikation des Prozessors mit Komponenten wie Speicher, PCI-Bus oder AGP-Grafikkarte. Weitere, eigentlich nicht architekturspezifische Verbesserungen der Prozessoren gegenüber den aktuellen Athlon XP-Modellen betreffen den Cache, die TLB -Puffer und die Sprungvorhersage, um eventuelle Leistungsverluste durch die von 10 auf 12 Stufen verlängerte Pipeline der Ausführungseinheiten (17 Stufen bei den SSE-Einheiten) mindestens auszugleichen.

Ein Hammer-Prozessor kann sich in einem von "zweieinhalb" Betriebsmodi befinden:

• Legacy-Mode - Wenn der Prozessor beim Start einen 32-bit-Kernel vorfindet, deaktiviert er seine 64-bit-Features und verhält sich grundsätzlich wie ein Athlon XP
• Long Mode - Dies ist der vollwertige 64-bit-Modus des Hammer, in den er schaltet, wenn ein 64-bit-Kernel läuft.
• Compatibility Mode - Hierbei handelt es sich um einen Untermodus des Long Mode, in den der Prozessor temporär schaltet, wenn auf einem 64-bit-System ein 32-bit-Programm ausgeführt werden soll. Einem solchen Programm präsentiert sich der Prozessor ebenfalls wie ein Athlon XP.

Einer der Hauptgründe, AMD64 einer x86-Architektur vorzuziehen, ist die Möglichkeit, mehr Arbeitsspeicher zu benutzen. Übersteigt der installierte Arbeitsspeicher den maximalen Adressraum einer CPU, dann bleibt der Arbeitsspeicher, der jenseits des Adressraums liegt, ungenutzt. Die Adressgrenzen der x86-Prozessoren (PentiumIII/4/M, AthlonXP,Celeron, Duron):

• Ohne PAE 4 GB für alle Tasks und Betriebssystem zusammen.
• Ohne PAE 2 GB (im Sonderfall 3 GB) pro Task
• Mit PAE 64 GB für alle Tasks und Betriebssystem zusammen. (Beschränkt durch 36-Bit breiten physischen Adressbus).
• Mit PAE 2 GB (im Sonderfall 3 GB) pro Task.

Bei [[AMD64] ist die Breite einer virtuelle Adresse 48 Bit, d.h. eine Task kann 256 TB adressieren. Die AMD64-Prozessoren haben zur Zeit 40 Adresspins, d.h. physisch können sie 1 TB Speicher adressieren. Die physische Adressgrenze beträgt also 1 TB pro Task und für alle Tasks zusammen. Spätere Prozessoren können über mehr Adresspins einen größeren ansteuerbaren Arbeitsspeicher bieten, ohne dass Veränderungen an Betriebssystem oder gar Programmen notwendig wären.== Weblinks ==

• AMDs technische Dokumentation der AMD64-Architektur (http://www.amd.com/us-en/Processors/DevelopWithAMD/0,,30_2252_875_7044,00.html)
• Intels technische Dokumentation der EM64T-Architektur (http://developer.intel.com/technology/64bitextensions/)

Siehe auch: Liste von Nicht-Intel-Mikroprozessoren, Mikroprozessoren von Intel