【CPU 架构】x86、x86

• 后端

x86、x86_64、x64、arm64、aarch64

  • 1.服务器分类
  • 2.CPU 架构
    • 2.1 x86 架构：x86、x86_64、x64
    • 2.2 arm 架构：arm64 和 aarch64
  • 3.发展历史

1.服务器分类

按照 CPU 体系架构来区分，服务器主要分为两类：

  • 非 x86 服务器：使用 RISC（精简指令集）或 EPIC（并行指令代码）处理器，并且主要采用 UNIX 和其它专用操作系统的服务器，指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令，CPU 主要有 Compaq 的 Alpha、HP 的 PA-RISC、IBM 的 Power PC、MIPS 的 MIPS 和 SUN 的 Sparc、Intel 研发的 EPIC 安腾处理器等。这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强，主要用在金融、电信等大型企业的核心系统。
  • x86 服务器：又称 CISC（复杂指令集）架构服务器，即通常所讲的 PC 服务器，它是基于 PC 机体系结构，使用 Intel 或其它兼容 x86 指令集的处理器芯片的服务器。目前主要为 Intel 的 Xeon E3，E5，E7 系列，价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高。

在这里插入图片描述

2.CPU 架构

CPU 架构：x86 架构 和 arm 架构

  • Intel（英特尔）与 AMD（超威半导体）是 x86 架构 CPU 制造商。
  • ARM 公司是 arm 架构 CPU 制造商。

2.1 x86 架构：x86、x86_64、x64

  • x86 和 x86_64：基于 x86 架构的不同版本, 位数不同

    32

    32

    32 位和

    64

    64

    64 位

  • x86 版本是 Intel 率先研发出 x86 架构。
  • x86_64 版本（也称 x64）是 x86 的

    64

    64

    64 位版本，由 AMD 率先研发，所以 x86_64 也叫 amd64。

  • x86_64 = x64 = amd64

2.2 arm 架构：arm64 和 aarch64

  • arm64 = aarch64
  • arm 的历史遗留问题，arm64 和 aarch 都曾代指过

    64

    64

    64 位 arm 程序，目前 arm64 和 aarch64 概念已合并，新版

    64

    64

    64 位 arm 程序统称 aarch64。

在这里插入图片描述

3.发展历史

x86 是指 Intel 开发的一种

32

32

32 位指令集，从

386

386

386 开始时代开始的，一直沿用至今，是一种 CISC 指令集，所有 Intel 早期的 CPU，AMD 早期的 CPU 都支持这种指令集，Intel 官方文档里面称为 IA-32。

x86 CPU 开始迈向

64

64

64 位的时候有

2

2

2 种选择：

  • 向下兼容 x86。
  • 完全重新设计指令集，不兼容 x86。

AMD 抢跑了，比 Intel 率先制造出了商用的兼容 x86 的 CPU，AMD 称之为 amd64，抢了

64

64

64 位 PC 的第一桶金，得到了用户的认同。

Intel 选择了设计一种不兼容 x86 的全新

64

64

64 位指令集，称之为 IA-64（这玩意似乎就是安腾），但是比 AMD 晚了一步，而且 IA-64 也挺惨淡的，因为是全新设计的 CPU，没有编译器，也不支持 Windows（微软把 Intel 给忽悠了，承诺了会出安腾版 windows server 版，但是迟迟拿不出东西）。后来不得不在时机落后的情况下也开始支持 amd64 的指令集，但是换了个名字，叫 x86_64，表示是 x86 指令集的

64

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64 扩展，大概是不愿意承认这玩意是 AMD 设计出来的。

实际上，x86_64、x64、AMD64 基本上是同一个东西，我们现在用的 Intel / AMD 的桌面级 CPU 基本上都是 x86_64，与之相对的 arm、ppc 等都不是 x86_64。

x86、x86_64 主要的区别就是

32

32

32 位和

64

64

64 位的问题，x86 中只有

8

8

8 个

32

32

32 位通用寄存器：eax、ebx、ecx、edx、ebp、esp、esi、edi。

x86_64 把这

8

8

8 个通用寄存器扩展成了

64

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64 位的，并且比 x86 增加了若干个寄存器（好像增加了

8

8

8 个，变成了总共

16

16

16 个通用寄存器）。同样的 MMX（MultiMedia eXtensions，多媒体扩展）的寄存器的位数和数量也进行了扩展。此外 CPU 扩展到

64

64

64 位后也能支持更多的内存了，等等许多好处。

对于普通程序来说，CPU 位数的扩展、寄存器数量的增加不会带来明显的性能提升，比如 IE 浏览器、Office 办公这类的软件。特定的程序很能够充分利用

64

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64 位 CPU、更多的寄存器带来的优势，比如 MMX 除了能提升多媒体程序的性能，对矩阵、多项式、向量计算都能带来提升，更多的 MMX 寄存器、更大的寄存器字长都有利于 SIMD 指令的执行，能够提升 CPU 对数据的吞吐量（RISC 指令集的 CPU 动不动就有数百个寄存器，可以有效的缓存中间计算结果，不需要把中间结果写入内存，从而减少内存访问次数，显著提升性能）。

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