【CPU 架构】x86、x86_64、x64、arm64、aarch64

x86、x86_64、x64、arm64、aarch64

  • 1.服务器分类
  • [2.CPU 架构](#2.CPU 架构)
    • [2.1 x86 架构:x86、x86_64、x64](#2.1 x86 架构:x86、x86_64、x64)
    • [2.2 arm 架构:arm64 和 aarch64](#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 E3E5E7 系列,价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高。

2.CPU 架构

CPU 架构:x86 架构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

  • x86x86_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,arm64aarch 都曾代指过 64 64 64 位 arm 程序,目前 arm64aarch64 概念已合并,新版 64 64 64 位 arm 程序统称 aarch64

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 64 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_64x64AMD64 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 armppc 等都不是 x86_64

x86x86_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:eaxebxecxedxebpespesiedi

x86_64 把这 8 8 8 个通用寄存器扩展成了 64 64 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 64 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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