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操作系统学习笔记(六)-认识X86  

2012-11-30 21:55:17|  分类: OS入门知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 这篇文章的主要内容摘自于各种百科,我只是把他们所描述的知识梳理一下,帮助大家更全面的了解what is X86。
X86:       
X86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示,并以“86”作为结尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标,因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称,如Pentium。

IA-32:
从奔腾系列开始,Intel把32位x86架构称为IA-32,全名为“Intel Architecture, 32-bit”。INTEL极力想推广这个名称来取代X86,甚至INTEL官方的开发文档也是以IA-32来命名,无奈人们还是愿意叫这种32位CISC指令集的CPU为X86。

IA-64:
X86架构本身有很大的弊病,而且发展空间很小,只不过它兼容了以往的数以万计的应用程序,才使得X86虽然很锉但是越做越大的奇怪现象。Intel自己当然也早就意识到这一点,它也曾伺机作出改变,Intel在1990年代就与HP合作提出了一种用在安腾系列处理器中的独立的64位架构,这种架构被称为IA-64。IA-64是一种崭新的系统,和x86架构完全没有相似性;当然也就不兼容现有的32位软件咯。

AMD和它的64位:
AMD成立之初,就是硅谷的一个山寨厂,为英特尔代工生成处理器,后来获得X86处理器的授权,开始自己生产X86架构的处理器。但是英特尔推出IA-64失败后,AMD抓住机会,推出了自主的AMD X86-64,它是一种基于现有32位X86架构的64位CPU,完全兼容现有32位程序,同时支持64位程序。X86-64代表AMD放弃了跟随Intel标准的一贯作风,选择了像把16位的Intel 8086扩充成32位的80386般,去把x86架构扩充成64位版本,且兼容原有标准。 
  AMD64架构在IA-32上新增了64位暂存器,并兼容早期的16位和32位软件,可使现有以x86为对象的编译器容易转为AMD64版本。
X86指令集与X86汇编:
X86就是采用CISC(复杂指令架构计算机)架构的处理器.大多数CPU厂商生产的就是这种处理器.与采用RISC(精简指令架构计算机)架构的PowerPC(如苹果电脑)不同. 在CISC处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。 诸如IA-32、x86-32、x86-64都是属于x86架构的。现在X86为了提高效率都采用了超标量的技术和不断扩展的专用指令集如MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4、3DNOW等。
X86汇编我们在本科就有所接触,当时学的都是IBM-PC汇编,其实那就是一种X86汇编,采用的是MASM汇编器+INTEL汇编语法风格。汇编语言的基础很简单,无非包括“数据传送指令”、“算术指令”、“逻辑运算与移位指令”、“串处理指令”、“跳转指令”、“CPU控制指令”6类指令。

从主流的体系架构上来看,可以分成RISC和CISC指令集,而普通的计算机处理器都使用的CISC。但是为什么会出现RISC呢?因为在硬件的发展过程中,各种指令都不断的被加入CPU中,而在实际的情况中,大约有80%的程序都只需要20%左右的指令集既可以满足普通的应用需要,所以,RISC的概念也就应运而生,通过对指令的精简,可以提高CPU的工作效率,同时也满足了日前CPU硬件越趋于普及的要求。

        在操作方面,RISC指令集大多数都是从register-to-register的操作,只能做简单的Load和Store操作访问内存地址。因此,每条指令访问的内存地址不会超过1个,指令访问内存的操作不会和运算操作混在一起。

        在功能方面,RISC相比CISC也更加具有优势,精简指令集可以大大的简化CPU的controler和其他uint的设计,不必使用大量的寄存器,特别是允许以硬件线路来实现指令的操作,从而也节约了硬件的制造成本。而采用了CISC指令集的处理器是使用微程序来实现指令的操作,在执行速度上反而不如RISC指令集。另外,RISC还加强了并行处理的能力,非常适合采用处理器的流水线,超流水线和超标量技术,从而实现指令级并行操作,提高处理器的性能。现在随着,VLSI技术的成熟和发展,整个CPU的core或者cores都可以集成到一个芯片上。RISC指令集的体系结构可以个设计单芯片多核心的处理器带来诸多好处,能有效的提高CPU的性能。

        由于RISC指令集自生的优势,在处理器的高端的服务器级CPU领域被广泛的应用,而CISC指令集主要运用到桌面领域的处理器产品当中,比如intel系列和AMD系列的CPU,然而,RISC指令集现在也已经进入了桌面领域的CPU,未来的处理器指令集也会逐渐向RISC体系看齐,使得CPU的指令集结构更加完善,功能更加强大,技术也更加成熟。


这篇知识普及文章到此结束,高手请无视!!
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