為什么叫x86和x86_64和AMD64?

為什么大家叫x86為32位系統(tǒng)？

為什么軟件版本會注明 for amd64版本，不是intel64呢？?

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x86是指intel的開發(fā)的一種32位指令集，從386開始時代開始的，一直沿用至今，是一種cisc指令集，所有intel早期的cpu，amd早期的cpu都支持這種指令集，intel官方文檔里面稱為“IA-32”

x84_64是x86 CPU開始邁向64位的時候，有2選擇：

1、向下兼容x86。

2、完全重新設(shè)計指令集，不兼容x86。

AMD搶跑了，比Intel率先制造出了商用的兼容x86的CPU，AMD稱之為AMD64，搶了64位PC的第一桶金，得到了用戶的認(rèn)同。

Intel選擇了設(shè)計一種不兼容x86的全新64為指令集，稱之為IA-64（這玩意似乎就是安騰），但是比amd晚了一步，而且IA-64也挺慘淡的，因為是全新設(shè)計的CPU，沒有編譯器，也不支持windows（微軟把intel給忽悠了，承諾了會出安騰版windows server版，但是遲遲拿不出東西）。后來不得不在時機落后的情況下也開始支持AMD64的指令集，但是換了個名字，叫x86_64，表示是x86指令集的64擴(kuò)展，大概是不愿意承認(rèn)這玩意是AMD設(shè)計出來的。

實際上，x86_64,x64,AMD64基本上是同一個東西，我們現(xiàn)在用的intel/amd的桌面級CPU基本上都是x86_64，與之相對的arm,ppc等都不是x86_64。

x86、x86_64主要的區(qū)別就是32位和64位的問題，x86中只有8個32位通用寄存器，eax,ebx,ecx，edx, ebp, esp, esi, edi。

x86_64把這8個通用寄存器擴(kuò)展成了64位的，并且比x86增加了若干個寄存器（好像增加了8個，變成了總共16個通用寄存器）。同樣的MMX的寄存器的位數(shù)和數(shù)量也進(jìn)行了擴(kuò)展。此外cpu擴(kuò)展到64位后也能支持更多的內(nèi)存了，等等許多好處。

對于普通程序來說，CPU位數(shù)的擴(kuò)展、寄存器數(shù)量的增加不會帶來明顯的性能提升，比如IE瀏覽器、Office辦公這類的軟件。特定的程序很能夠充分利用64位CPU、更多的寄存器帶來的優(yōu)勢，比如MMX除了能提升多媒體程序的性能，對矩陣、多項式、向量計算都能帶來提升，更多的MMX寄存器、更大的寄存器字長都有利于SIMD指令的執(zhí)行，能夠提升CPU對數(shù)據(jù)的吞吐量（RISC指令集的CPU動不動就有數(shù)百個寄存器，可以有效的緩存中間計算結(jié)果，不需要把中間結(jié)果寫入內(nèi)存，從而減少內(nèi)存訪問次數(shù)，顯著提升性能）

x86

x86架構(gòu)（The x86 architecture）是微處理器執(zhí)行的計算機語言指令集，指一個intel通用計算機系列的標(biāo)準(zhǔn)編號縮寫，也標(biāo)識一套通用的計算機指令集合。

1978年6月8日，Intel發(fā)布了新款16位微處理器“8086”，也同時開創(chuàng)了一個新時代：x86架構(gòu)誕生了。

在40年的發(fā)展史中，x86家族不斷壯大，從桌面轉(zhuǎn)戰(zhàn)筆記本、服務(wù)器、超級計算機、編寫設(shè)備，期間還挫敗或者限制了很多競爭對手的發(fā)展，讓不少處理器廠商及其架構(gòu)技術(shù)成為歷史名字，即使有些封閉發(fā)展的也難以為繼，比如蘋果就已經(jīng)放棄PowerPC了。

AMD64/x86-64

x86-64有時會簡稱為“x64”，是64位微處理器架構(gòu)及其相應(yīng)指令集的一種，也是Intel x86架構(gòu)的延伸產(chǎn)品。

“x86-64”1999由AMD設(shè)計，AMD 首次公開 64 位集以擴(kuò)充給 IA-32，稱為 x86-64（后來改名為 AMD64）。 AMD64架構(gòu)在IA-32上新增了64位寄存器，并兼容早期的16位和32位軟件，可使現(xiàn)有以x86為對象的編譯器容易轉(zhuǎn)為AMD64版本。

由于AMD64和Intel64基本上一致，很多軟硬件產(chǎn)品都使用一種不傾向任何一方的詞匯來表明它們對兩種架構(gòu)的同時兼容。出于這個目的，AMD對這種CPU架構(gòu)的原始稱呼 - “x86-64”被不時地使用，還有變體“x86_64”。其他公司如微軟和Sun在營銷資料中使用“x64”作為對“x86-64”的縮寫。

許多操作系統(tǒng)及產(chǎn)品，尤其那些是在Intel進(jìn)入這塊市場之前就引入“x86-64”支持的，使用“AMD64”或“amd64”同時指代AMD64和Intel64。

現(xiàn)在的x86 CPU在位數(shù)上有32/64bit之分，在ARCH上有又x86/x86_64/x64/i386/IA32/IA64/amd64

最近又新出來一個x32，還好不是ARCH，只是ABI，沒有那么混亂。

先說一下x86的這些arch，不要求很嚴(yán)格的話，基本上可以用下面的公式來表達(dá)：

x86=i386=IA32

amd64=x86_64=x64!=IA64

其實這兩個等式里很多都是別名，嚴(yán)格說的話，x86的世界里只存在x86/x86_64/IA64三種架構(gòu)。

當(dāng)年AMD先于Intel推出向下兼容的amd64 CPU，而Intel推出的不兼容32位系統(tǒng)的IA64慘淡收場(被MS放了鴿子)，后來Intel在指令上支持了amd64，不過不愿意叫amd64，改了個名字x86_64。

再說64bit/32bit的兼容性問題：

現(xiàn)在的64bit CPU實際上都做了兼容32bit的特殊設(shè)計，所以64bit的CPU上運行32bit的軟件(包括kernel/app， driver除外)是沒有問題。反過來，32bit的CPU上運行64bit的軟件是不可以的。

最后說重點，64bit相比32bit的性能優(yōu)勢：

這里不考慮64bit硬件上運行32bit軟件的這種過度方式。

從架構(gòu)上來說，64bit擁有64bit 的register和64bit的bus，在數(shù)據(jù)傳輸效率上比32bit要高不少；另外，64bit地址總線的尋址空間突破了4G的限制。

所以，對于大內(nèi)存，密集數(shù)據(jù)運算的應(yīng)用場景，64bit的優(yōu)勢是非常明顯的。網(wǎng)上有一些benchmark，這里不貼了。

但是，對于小內(nèi)存系統(tǒng)，64bit的CPU在某些狀況下可能比32bit CPU的效率更低。

因為64 bit的CPU的地址是64位的，指針是64位的，編譯生成的二進(jìn)制文件更大，運行時占用的內(nèi)存更多;另一方面，因為64位地址的問題，cache中能存放的指令就更少，所以更容易導(dǎo)致cache的miss。

所以在某些應(yīng)用場景，64 bitCPU的更大的尋址空間，更快的數(shù)據(jù)傳遞，更快的浮點運算的特性， 與其64 bit的地址/指針?biāo)鶎?dǎo)致的cache miss的特性，始終并存。

為了充分利用64的優(yōu)勢，又避免64bit地址導(dǎo)致的cache miss的問題，Intel提出了x32 ABI的概念。

x32不是一個ARCH，是一個ABI。

x32可以充分的使用64 bit硬件的64 bit寄存器，64bit總線，以及64bit新增的指令，從而獲得更快的數(shù)據(jù)處理速度。

同時x32又使用32bit的地址/pointer，32bit的C數(shù)據(jù)類型，因此cache miss并不會增加。

x32是一個ABI，其設(shè)計到的部分包括：kernel的support，toolchain的support，system lib的support。現(xiàn)在kernel(from 3.4)和toolchain的support都已經(jīng)OK。

ARM,AMD,X86，AArch64的概念

AMD，中文名（超威）超微半導(dǎo)體，是除了英特爾以外最大的x86架構(gòu)微處理供應(yīng)商，也是除了英偉達(dá)以外僅有的獨立圖形處理供應(yīng)商。

x86泛指一系列由英特爾公司開發(fā)的處理器的架構(gòu)，最早為1978年面世的“Intel 8086”CPU。早期的處理器均是以此格式來命名，如Intel 8086,80186,80286,80386,80486,這些架構(gòu)被統(tǒng)稱為x86。由于數(shù)字不能被注冊成為商標(biāo)，因此公司每當(dāng)有新的處理器使用，均會采用可注冊的名稱，如Pentium。

基于x86的32位架構(gòu)（常被稱為i386,x86），IA-32,而基于x86的64位架構(gòu)，x86-64常稱為AMD64或Intel64。最早是由AMD公司首先根據(jù)x86的架構(gòu)生產(chǎn)出了64位的處理器，但是由于是競爭關(guān)系，Intel公司不愿意承認(rèn)AMD64,近些年才推出了Intel64

ARM（英文為Advanced RISC Machine，或Acorn RISC Machine）也是一個架構(gòu)，非常適用于移動通信這種低成本，高性能，低耗電的領(lǐng)域。ARM的公司為安謀控股（ARM Holding plc）,又稱為ARM公司，總部位于劍橋的設(shè)計與軟件公司，現(xiàn)在已被日本的軟銀公司收購，后者同時也是國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里巴巴的最大股東。

AArch64是ARMv8的一種執(zhí)行狀態(tài)。

為了更廣泛地向企業(yè)領(lǐng)域推進(jìn)，需要引入 64 位構(gòu)架，同時也需要在 ARMv8 架構(gòu)中引入新的 AArch64 執(zhí)行狀態(tài)。

AArch64 不是一個單純的 32 位 ARM 構(gòu)架擴(kuò)展，而是 ARMv8 內(nèi)全新的構(gòu)架，完全使用全新的 A64 指令集。這些都源自于多年對現(xiàn)代構(gòu)架設(shè)計的深入研究。更重要的是， AArch64 作為一個分離出的執(zhí)行狀態(tài)，意味著一些未來的處理器可能不支持舊的 AArch32 執(zhí)行狀態(tài)。

雖然最初的 64 位 ARM 處理器將會完全向后兼容，但我們大膽且前瞻性地將 AArch64 作為在 ARMv8 處理器中唯一的執(zhí)行狀態(tài)。我們在這些系統(tǒng)中將不支持 32 位執(zhí)行狀態(tài)， 這將使許多有益的實現(xiàn)得到權(quán)衡，如默認(rèn)情況下，使用一個較大的 64K 大小的頁面，并會使得純凈的 64 位 ARM 服務(wù)器系統(tǒng)不受遺留代碼的影響。立即進(jìn)行這種劃分是很重要的，因為有可能在未來幾年內(nèi)將出現(xiàn)僅支持 64 位的服務(wù)器系統(tǒng)。沒有必要在新的 64 位架構(gòu)中去實現(xiàn)一個完整的 32 位流水線，這將會提高未來 ARM 服務(wù)器系統(tǒng)的能效。

這樣回想起來， AArch64 作為在 Fedora ARM 項目中被支持的 ARM 構(gòu)架是一個很自然的過程： armv5tel、armv7hl、aarch64。新的架構(gòu)被命名為：aarch64，這同 ARM 自己選擇的主線命名方式保持一致，同時也考慮到了 ARM 架構(gòu)名與 ARM 商標(biāo)分開的期望。

ARMv8-A 將 64 位架構(gòu)支持引入 ARM 架構(gòu)中，其中包括：

64 位通用寄存器、SP（堆棧指針）和 PC（程序計數(shù)器）

64 位數(shù)據(jù)處理和擴(kuò)展的虛擬尋址

兩種主要執(zhí)行狀態(tài)：

AArch64 - 64 位執(zhí)行狀態(tài)，包括該狀態(tài)的異常模型、內(nèi)存模型、程序員模型和指令集支持

AArch32 — 32 位執(zhí)行狀態(tài)，包括該狀態(tài)的異常模型、內(nèi)存模型、程序員模型和指令集支持

這些執(zhí)行狀態(tài)支持三個主要指令集：

A32（或 ARM）：32 位固定長度指令集，通過不同架構(gòu)變體增強部分 32 位架構(gòu)執(zhí)行環(huán)境現(xiàn)在稱為 AArch32。

T32 (Thumb) 是以 16 位固定長度指令集的形式引入的，隨后在引入 Thumb-2 技術(shù)時增強為 16 位和 32 位混合長度指令集。部分 32 位架構(gòu)執(zhí)行環(huán)境現(xiàn)在稱為 AArch32。

A64：提供與 ARM 和 Thumb 指令集類似功能的 32 位固定長度指令集。隨 ARMv8-A 一起引入，它是一種 AArch64 指令集。

ARM ISA 不斷改進(jìn)，以滿足前沿應(yīng)用程序開發(fā)人員日益增長的要求，同時保留了必要的向后兼容性，以保護(hù)軟件開發(fā)投資。在 ARMv8-A 中，對 A32 和 T32 進(jìn)行了一些增補，以保持與 A64 指令集一致。

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