一 、CPU架構(gòu)

不同的CPU架構(gòu)通常使用不同的指令集。每種CPU架構(gòu)都有其自己的一組特定的機(jī)器指令，這些指令用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序。不同的CPU架構(gòu)之間的指令集是不兼容的，這意味著編寫的程序通常需要根據(jù)目標(biāo)CPU的架構(gòu)進(jìn)行編譯或匯編，以確保它們能夠在該CPU上正確運(yùn)行。

一些常見的CPU架構(gòu)包括：

1. x86架構(gòu)：這是一種廣泛使用的CPU架構(gòu)，英特爾和AMD的“專屬”，常見于個(gè)人計(jì)算機(jī)。Intel從16位微處理器8086開始的整個(gè)CPU芯片系列，系列中的每種型號(hào)都保持與以前的各種型號(hào)兼容，主要有8086，8088（16位），80186，80286（過渡產(chǎn)品），80386，80486以及以后各種型號(hào)的Pentium芯片（32位CPU），通常所說的x86都是指32位CPU

   • i386：其實(shí)就是指Intel 80386，是第一個(gè)32位的x86架構(gòu)的處理器，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”（安騰）
   • AMD64：在原始32位X86指令集的基礎(chǔ)上加入了X86-64擴(kuò)展64位X86指令集，使這款芯片在硬件上兼容原來的32位X86軟件，并同時(shí)支持X86-64的擴(kuò)展64位計(jì)算
   • x86-64：AMD比Intel率先制造出了商用的兼容x86的CPU，AMD稱之為AMD64，后來Intel也開始支持AMD64的指令集，但是換了個(gè)名字，叫x86_64，表示是x86指令集的64位擴(kuò)展

2. ARM架構(gòu)：ARM是一種低功耗、廣泛應(yīng)用于移動(dòng)端和便攜設(shè)備的CPU架構(gòu)。ARM指令集包括一系列ARM匯編指令，用于執(zhí)行各種操作，包括數(shù)據(jù)處理、分支、加載/存儲(chǔ)等

3. MIPS架構(gòu)：MIPS是一種用于嵌入式系統(tǒng)（網(wǎng)關(guān)和機(jī)頂盒）和一些服務(wù)器領(lǐng)域的CPU架構(gòu)，其指令集包括一組MIPS匯編指令，用于執(zhí)行各種任務(wù)。

在不嚴(yán)格要求的情況下：

• x86=i386=IA32
• amd64=x86_64=x64!=IA64（純64架構(gòu)，不兼容32位，被市場(chǎng)拋棄）

AMD 和 Intel 在它們的CPU中實(shí)現(xiàn)了一些不同的指令集擴(kuò)展。這些擴(kuò)展通常是為了提供更好的性能、安全性或能力。一些著名的擴(kuò)展包括：

1. SSE (Streaming SIMD Extensions)：基于x86體系架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，用于加速多媒體數(shù)據(jù)處理，如圖像處理和音頻處理
2. AVX (Advanced Vector Extensions)：基于x86體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。它是由Intel首次引入的，用于加速向量化計(jì)算
3. AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions)：基于x86和x86-64體系結(jié)構(gòu)的指令集擴(kuò)展，旨在提高加密和解密操作的性能
4. AMD64 和 Intel 64：雖然它們都是基于x86的64位擴(kuò)展，但AMD和Intel的64位實(shí)現(xiàn)在某些方面略有不同，盡管它們兼容
5. 虛擬化指令集

廠商開發(fā)兼容某種指令集的CPU需要指令集專利持有者授權(quán)，典型的例如：Intel授權(quán)AMD，使后者可開發(fā)兼容x86指令集的CPU。

如果從最基本的邏輯角度來對(duì)指令集進(jìn)行分類的話，可以分為兩大類，即所謂的“復(fù)雜指令集CISC”與“精簡(jiǎn)指令集RISC”系統(tǒng)，x86是CISC。

二、操作系統(tǒng)和CPU

不同的CPU有不同的指令集，所以同一個(gè)操作系統(tǒng)在不同CPU上運(yùn)行的是不同的“代碼”。

那么，同一個(gè)操作系統(tǒng)為不同cpu要寫好幾遍，也太繁瑣了吧。是的，在高級(jí)編程語言發(fā)明前確實(shí)是這樣的。但是當(dāng)高級(jí)編程語言（特別是C語言）發(fā)明后，操作系統(tǒng)的大部份都是用高級(jí)編程語言寫的。對(duì)于不同的CPU指令集，人們只需要選用相應(yīng)的編譯器（高程程序語言到相應(yīng)CPU指令集的翻譯程序），編譯一下就好了。

三、CPU的位數(shù)和字長(zhǎng)

要設(shè)計(jì)處理器，首先就需要有指令集，規(guī)定處理器相應(yīng)操作，通過指令集去控制處理器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，比如說輸入11111111時(shí)CPU就會(huì)去怎么操作（匯編其實(shí)就是用助記符來表示指令集的某一機(jī)器指令）。

軟件（包括操作系統(tǒng)）之所以會(huì)有x86和x64的區(qū)分，是因?yàn)樗鼈冃枰c特定的處理器架構(gòu)兼容。不同的處理器架構(gòu)具有不同的指令集和寄存器大小，因此軟件必須根據(jù)目標(biāo)處理器的架構(gòu)進(jìn)行編譯和優(yōu)化。由于x86和x64處理器的寄存器大小和內(nèi)存訪問方式等方面存在差異，編譯器需要根據(jù)目標(biāo)架構(gòu)的特性進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。因此，相同的代碼在編譯為x86和x64時(shí)，生成的機(jī)器碼會(huì)有所不同。在程序進(jìn)行編譯的時(shí)候會(huì)去選擇目標(biāo)平臺(tái)的位數(shù)、操作系統(tǒng)和處理器架構(gòu)等，如果軟件是針對(duì)x86指令集編譯的，它將只能在x86的CPU上運(yùn)行，而無法在x64的CPU上運(yùn)行。

x86和x64使用的是同一套指令集，即x86指令集。x64是x86指令集的64位擴(kuò)展，但它仍然兼容32位的x86指令集。這意味著x64處理器可以運(yùn)行32位的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，同時(shí)也能夠運(yùn)行64位的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

CPU位數(shù)（機(jī)器字長(zhǎng)）= CPU中寄存器的位數(shù)

地址總線的位數(shù)決定了CPU的尋址能力，它不一定和CPU位數(shù)相同，比如早期16位的CPU使用的是20位的地址總線，通過段地址的方式來實(shí)現(xiàn)20位的尋址。而現(xiàn)在64位的CPU一般用的也就是40位的地址總線，因?yàn)闆]有那么大的地址尋址的需求。而如果數(shù)據(jù)總線的長(zhǎng)度小于字長(zhǎng)的話，那么會(huì)浪費(fèi)cpu的處理能力，大于字長(zhǎng)的話，傳動(dòng)過來的數(shù)據(jù)cpu一次處理不完，所以一般數(shù)據(jù)總線的長(zhǎng)度等于字長(zhǎng)。

操作系統(tǒng)也有位數(shù)，操作系統(tǒng)的位數(shù)是依賴于指令集架構(gòu)的，比如操作系統(tǒng)可能會(huì)寫著"64位操作系統(tǒng)，基于x64的處理器"。它是假定操作系統(tǒng)就是工作在x64的處理器上，操作系統(tǒng)里會(huì)去用到64位的寄存器，這也意味著CPU的位數(shù)至少是64，當(dāng)然也可以更大，比如32位操作系統(tǒng)是可以工作在64位的CPU上的。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-674814.html

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