為什么叫x86和x86_64和AMD64?

為什么大家叫x86為32位系統(tǒng)癌刽？

為什么軟件版本會(huì)注明 for amd64版本役首，不是intel64呢？

x86是指intel的開發(fā)的一種32位指令集显拜，從386開始時(shí)代開始的衡奥，一直沿用至今，是一種cisc指令集远荠，所有intel早期的cpu矮固，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(shí)候，有2選擇：

1档址、向下兼容x86盹兢。

2、完全重新設(shè)計(jì)指令集守伸，不兼容x86绎秒。

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

Intel選擇了設(shè)計(jì)一種不兼容x86的全新64為指令集玄呛，稱之為IA-64（這玩意似乎就是安騰），但是比amd晚了一步和二，而且IA-64也挺慘淡的把鉴，因?yàn)槭侨略O(shè)計(jì)的CPU，沒有編譯器儿咱，也不支持windows（微軟把intel給忽悠了庭砍，承諾了會(huì)出安騰版windows server版，但是遲遲拿不出東西）混埠。后來(lái)不得不在時(shí)機(jī)落后的情況下也開始支持AMD64的指令集怠缸，但是換了個(gè)名字，叫x86_64钳宪，表示是x86指令集的64擴(kuò)展揭北，大概是不愿意承認(rèn)這玩意是AMD設(shè)計(jì)出來(lái)的。

實(shí)際上吏颖，x86_64,x64,AMD64基本上是同一個(gè)東西搔体，我們現(xiàn)在用的intel/amd的桌面級(jí)CPU基本上都是x86_64，與之相對(duì)的arm,ppc等都不是x86_64半醉。

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

x86_64把這8個(gè)通用寄存器擴(kuò)展成了64位的衬吆，并且比x86增加了若干個(gè)寄存器（好像增加了8個(gè)梁钾，變成了總共16個(gè)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)展逊抡。此外cpu擴(kuò)展到64位后也能支持更多的內(nèi)存了姆泻，等等許多好處。

對(duì)于普通程序來(lái)說(shuō)，CPU位數(shù)的擴(kuò)展拇勃、寄存器數(shù)量的增加不會(huì)帶來(lái)明顯的性能提升蛾娶，比如IE瀏覽器、Office辦公這類的軟件潜秋。特定的程序很能夠充分利用64位CPU蛔琅、更多的寄存器帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，比如MMX除了能提升多媒體程序的性能峻呛，對(duì)矩陣罗售、多項(xiàng)式、向量計(jì)算都能帶來(lái)提升钩述，更多的MMX寄存器寨躁、更大的寄存器字長(zhǎng)都有利于SIMD指令的執(zhí)行，能夠提升CPU對(duì)數(shù)據(jù)的吞吐量（RISC指令集的CPU動(dòng)不動(dòng)就有數(shù)百個(gè)寄存器牙勘，可以有效的緩存中間計(jì)算結(jié)果职恳，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)方面，顯著提升性能）

x86

x86架構(gòu)（The x86 architecture）是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令集放钦，指一個(gè)intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)縮寫，也標(biāo)識(shí)一套通用的計(jì)算機(jī)指令集合恭金。

1978年6月8日操禀，Intel發(fā)布了新款16位微處理器“8086”，也同時(shí)開創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代：x86架構(gòu)誕生了横腿。

在40年的發(fā)展史中颓屑，x86家族不斷壯大，從桌面轉(zhuǎn)戰(zhàn)筆記本耿焊、服務(wù)器揪惦、超級(jí)計(jì)算機(jī)、編寫設(shè)備罗侯，期間還挫敗或者限制了很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展器腋，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)展的也難以為繼歇父，比如蘋果就已經(jīng)放棄PowerPC了蒂培。

AMD64/x86-64

x86-64有時(shí)會(huì)簡(jiǎn)稱為“x64”再愈，是64位微處理器架構(gòu)及其相應(yīng)指令集的一種榜苫，也是Intel x86架構(gòu)的延伸產(chǎn)品。

“x86-64”1999由AMD設(shè)計(jì)翎冲，AMD 首次公開 64 位集以擴(kuò)充給 IA-32垂睬，稱為 x86-64（后來(lái)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位軟件驹饺，可使現(xiàn)有以x86為對(duì)象的編譯器容易轉(zhuǎn)為AMD64版本钳枕。

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(lái)表明它們對(duì)兩種架構(gòu)的同時(shí)兼容赏壹。出于這個(gè)目的鱼炒，AMD對(duì)這種CPU架構(gòu)的原始稱呼 - “x86-64”被不時(shí)地使用，還有變體“x86_64”蝌借。其他公司如微軟和Sun在營(yíng)銷資料中使用“x64”作為對(duì)“x86-64”的縮寫昔瞧。

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(chǎng)之前就引入“x86-64”支持的菩佑，使用“AMD64”或“amd64”同時(shí)指代AMD64和Intel64自晰。

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(lái)一個(gè)x32稍坯，還好不是ARCH酬荞，只是ABI，沒有那么混亂瞧哟。

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

x86=i386=IA32

amd64=x86_64=x64!=IA64

其實(shí)這兩個(gè)等式里很多都是別名勤揩，嚴(yán)格說(shuō)的話牲剃，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雄可，而Intel推出的不兼容32位系統(tǒng)的IA64慘淡收?qǐng)?被MS放了鴿子)凿傅，后來(lái)Intel在指令上支持了amd64，不過不愿意叫amd64数苫，改了個(gè)名字x86_64聪舒。

再說(shuō)64bit/32bit的兼容性問題：

現(xiàn)在的64bit CPU實(shí)際上都做了兼容32bit的特殊設(shè)計(jì)，所以64bit的CPU上運(yùn)行32bit的軟件(包括kernel/app虐急， driver除外)是沒有問題箱残。反過來(lái)，32bit的CPU上運(yùn)行64bit的軟件是不可以的止吁。

最后說(shuō)重點(diǎn)被辑，64bit相比32bit的性能優(yōu)勢(shì)：

這里不考慮64bit硬件上運(yùn)行32bit軟件的這種過度方式。

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

所以奏路，對(duì)于大內(nèi)存，密集數(shù)據(jù)運(yùn)算的應(yīng)用場(chǎng)景臊诊，64bit的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的鸽粉。網(wǎng)上有一些benchmark，這里不貼了抓艳。

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

因?yàn)?4 bit的CPU的地址是64位的威兜，指針是64位的，編譯生成的二進(jìn)制文件更大庐椒，運(yùn)行時(shí)占用的內(nèi)存更多;另一方面椒舵，因?yàn)?4位地址的問題，cache中能存放的指令就更少约谈，所以更容易導(dǎo)致cache的miss笔宿。

所以在某些應(yīng)用場(chǎng)景，64 bitCPU的更大的尋址空間棱诱，更快的數(shù)據(jù)傳遞泼橘，更快的浮點(diǎn)運(yùn)算的特性， 與其64 bit的地址/指針?biāo)鶎?dǎo)致的cache miss的特性迈勋，始終并存炬灭。

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

x32不是一個(gè)ARCH，是一個(gè)ABI厦凤。

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

同時(shí)x32又使用32bit的地址/pointer，32bit的C數(shù)據(jù)類型博烂，因此cache miss并不會(huì)增加香椎。

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

ARM,AMD,X86烤礁，AArch64的概念

AMD讼积，中文名（超威）超微半導(dǎo)體肥照，是除了英特爾以外最大的x86架構(gòu)微處理供應(yīng)商脚仔，也是除了英偉達(dá)以外僅有的獨(dú)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)舆绎，最早為1978年面世的“Intel 8086”CPU鲤脏。早期的處理器均是以此格式來(lái)命名，如Intel 8086,80186,80286,80386,80486,這些架構(gòu)被統(tǒng)稱為x86吕朵。由于數(shù)字不能被注冊(cè)成為商標(biāo)猎醇，因此公司每當(dāng)有新的處理器使用，均會(huì)采用可注冊(cè)的名稱努溃，如Pentium硫嘶。

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)梧税，x86-64常稱為AMD64或Intel64沦疾。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(jìng)爭(zhēng)關(guān)系第队，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哮塞，或Acorn RISC Machine）也是一個(gè)架構(gòu)，非常適用于移動(dòng)通信這種低成本凳谦，高性能忆畅，低耗電的領(lǐng)域。ARM的公司為安謀控股（ARM Holding plc）,又稱為ARM公司尸执，總部位于劍橋的設(shè)計(jì)與軟件公司家凯，現(xiàn)在已被日本的軟銀公司收購(gòu)，后者同時(shí)也是國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里巴巴的最大股東如失。

AArch64是ARMv8的一種執(zhí)行狀態(tài)肆饶。

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

AArch64 不是一個(gè)單純的 32 位 ARM 構(gòu)架擴(kuò)展，而是 ARMv8 內(nèi)全新的構(gòu)架竭鞍，完全使用全新的 A64 指令集板惑。這些都源自于多年對(duì)現(xiàn)代構(gòu)架設(shè)計(jì)的深入研究。更重要的是偎快， AArch64 作為一個(gè)分離出的執(zhí)行狀態(tài)冯乘，意味著一些未來(lái)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(huì)完全向后兼容晒夹，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)裆馒。我們?cè)谶@些系統(tǒng)中將不支持 32 位執(zhí)行狀態(tài)姊氓， 這將使許多有益的實(shí)現(xiàn)得到權(quán)衡，如默認(rèn)情況下喷好，使用一個(gè)較大的 64K 大小的頁(yè)面翔横，并會(huì)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梗搅，因?yàn)橛锌赡茉谖磥?lái)幾年內(nèi)將出現(xiàn)僅支持 64 位的服務(wù)器系統(tǒng)禾唁。沒有必要在新的 64 位架構(gòu)中去實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的 32 位流水線，這將會(huì)提高未來(lái) ARM 服務(wù)器系統(tǒng)的能效无切。

這樣回想起來(lái)荡短， AArch64 作為在 Fedora ARM 項(xiàng)目中被支持的 ARM 構(gòu)架是一個(gè)很自然的過程： armv5tel、armv7hl哆键、aarch64掘托。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籍嘹，同時(shí)也考慮到了 ARM 架構(gòu)名與 ARM 商標(biāo)分開的期望闪盔。

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

64 位通用寄存器噩峦、SP（堆棧指針）和 PC（程序計(jì)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)锭沟，包括該狀態(tài)的異常模型、內(nèi)存模型识补、程序員模型和指令集支持

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

這些執(zhí)行狀態(tài)支持三個(gè)主要指令集：

A32（或 ARM）：32 位固定長(zhǎng)度指令集祝辣，通過不同架構(gòu)變體增強(qiáng)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(zhǎng)度指令集的形式引入的切油，隨后在引入 Thumb-2 技術(shù)時(shí)增強(qiáng)為 16 位和 32 位混合長(zhǎng)度指令集蝙斜。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(zhǎng)度指令集澎胡。隨 ARMv8-A 一起引入孕荠，它是一種 AArch64 指令集。

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