关于x86、x86_64/x64、amd64和arm64/aarch64

56 阅读 0 评论 37 点赞

我是靠谱客的博主聪明银耳汤，最近开发中收集的这篇文章主要介绍关于x86、x86_64/x64、amd64和arm64/aarch64，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

https://blog.csdn.net/Gerwels_JI/article/details/83001611

ARMv8-AArch64简述

1.x86 是指intel的开发的一种32位指令集，从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”

2.x84_64 是x86 CPU开始迈向64位的时候，有2选择：
1)、向下兼容x86
2)、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为指令集，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扩展，大概是不愿意承认这玩意是AMD设计出来的。

3.实际上，x86_64, x64, AMD64 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arm,ppc 等都不是x86_64。

4.x86、x86_64主要的区别就是32位和64位的问题，x86中只有8个32位通用寄存器，eax,ebx,ecx，edx, ebp, esp, esi, edi。
x86_64把这8个通用寄存器扩展成了64位的，并且比x86增加了若干个寄存器（好像增加了8个，变成了总共16个通用寄存器）。同样的MMX的寄存器的位数和数量也进行了扩展。此外cpu扩展到64位后也能支持更多的内存了，等等许多好处。

5.ARM, AMD, X86，AArch64的概念

AMD ，中文名（超威）超微半导体，是除了英特尔以外最大的x86架构微处理供应商，也是除了英伟达以外仅有的独立图形处理供应商。

x86 泛指一系列由英特尔公司开发的处理器的架构，最早为1978年面世的“Intel 8086”CPU。早期的处理器均是以此格式来命名，如Intel 8086,80186,80286,80386,80486,这些架构被统称为x86。由于数字不能被注册成为商标，因此公司每当有新的处理器使用，均会采用可注册的名称，如Pentium。

基于x86 的32位架构（常被称为i386,x86），IA-32,而基于x86的64位架构，x86-64 常称为AMD64或 Intel64 。最早是由AMD公司首先根据x86的架构生产出了64位的处理器，但是由于是竞争关系，Intel公司不愿意承认AMD64,近些年才推出了Intel64

ARM（英文为Advanced RISC Machine，或Acorn RISC Machine）也是一个架构，非常适用于移动通信这种低成本，高性能，低耗电的领域。ARM的公司为安谋控股（ARM Holding plc）,又称为ARM公司，总部位于剑桥的设计与软件公司，现在已被日本的软银公司收购，后者同时也是国内互联网巨头阿里巴巴的最大股东。

AArch64 是 ARMv8 的一种执行状态。

为了更广泛地向企业领域推进，需要引入 64 位构架，同时也需要在ARMv8 架构中引入新的 AArch64 执行状态。

AArch64 不是一个单纯的 32 位 ARM 构架扩展，而是 ARMv8 内全新的构架，完全使用全新的 A64 指令集。这些都源自于多年对现代构架设计的深入研究。更重要的是， AArch64 作为一个分离出的执行状态，意味着一些未来的处理器可能不支持旧的 AArch32 执行状态。

虽然最初的 64 位 ARM 处理器将会完全向后兼容，但我们大胆且前瞻性地将 AArch64 作为在 ARMv8 处理器中唯一的执行状态。我们在这些系统中将不支持 32 位执行状态，这将使许多有益的实现得到权衡，如默认情况下，使用一个较大的 64K 大小的页面，并会使得纯净的 64 位 ARM 服务器系统不受遗留代码的影响。立即进行这种划分是很重要的，因为有可能在未来几年内将出现仅支持 64 位的服务器系统。没有必要在新的 64 位架构中去实现一个完整的 32 位流水线，这将会提高未来 ARM 服务器系统的能效。

这样回想起来， AArch64 作为在 Fedora ARM 项目中被支持的 ARM 构架是一个很自然的过程： armv5tel、armv7hl、aarch64。新的架构被命名为：aarch64，这同 ARM 自己选择的主线命名方式保持一致，同时也考虑到了 ARM 架构名与 ARM 商标分开的期望。

ARMv8-A 将 64 位架构支持引入 ARM 架构中，其中包括：

64 位通用寄存器、SP（堆栈指针）和 PC（程序计数器）

64 位数据处理和扩展的虚拟寻址

两种主要执行状态：

AArch64 - 64 位执行状态，包括该状态的异常模型、内存模型、程序员模型和指令集支持
AArch32 — 32 位执行状态，包括该状态的异常模型、内存模型、程序员模型和指令集支持

这些执行状态支持三个主要指令集：

A32（或 ARM）：32 位固定长度指令集，通过不同架构变体增强部分 32 位架构执行环境现在称为 AArch32。

T32 (Thumb) 是以 16 位固定长度指令集的形式引入的，随后在引入 Thumb-2 技术时增强为 16 位和 32 位混合长度指令集。部分 32 位架构执行环境现在称为 AArch32。

A64：提供与 ARM 和 Thumb 指令集类似功能的 32 位固定长度指令集。随 ARMv8-A 一起引入，它是一种 AArch64 指令集。

ARM ISA 不断改进，以满足前沿应用程序开发人员日益增长的要求，同时保留了必要的向后兼容性，以保护软件开发投资。在 ARMv8-A 中，对 A32 和 T32 进行了一些增补，以保持与 A64 指令集一致。

6.ARM与X86 架构对比
Intel和ARM的处理器除了最本质的复杂指令集（CISC)和精简指令集（RISC）的区别之外，下面我们再从以下几个方面对比下ARM和X86架构。

(一)、制造工艺
ARM和Intel处理器的一大区别是ARM从来只是设计低功耗处理器，Intel的强项是设计超高性能的台式机和服务器处理器。

(二)、64位计算
对于64位计算，ARM和Intel也有一些显著区别。Intel并没有开发64位版本的x86指令集。64位的指令集名为x86-64（有时简称为x64），实际上是AMD设计开发的。Intel想做64位计算，它知道如果从自己的32位x86架构进化出64位架构，新架构效率会很低，于是它搞了一个新64位处理器项目名为IA64。由此制造出了Itanium系列处理器。
同时AMD知道自己造不出能与IA64兼容的处理器，于是它把x86扩展一下，加入了64位寻址和64位寄存器。最终出来的架构，就是AMD64，成为了64位版本的x86处理器的标准。IA64项目并不算得上成功，现如今基本被放弃了。Intel最终采用了AMD64。Intel当前给出的移动方案，是采用了AMD开发的64位指令集（有些许差别）的64位处理器。

而ARM在看到移动设备对64位计算的需求后，于2011年发布了ARMv8 64位架构，这是为了下一代ARM指令集架构工作若干年后的结晶。为了基于原有的原则和指令集，开发一个简明的64位架构，ARMv8使用了两种执行模式，AArch32和AArch64。顾名思义，一个运行32位代码，一个运行64位代码（详情戳）。ARM设计的巧妙之处，是处理器在运行中可以无缝地在两种模式间切换。这意味着64位指令的解码器是全新设计的，不用兼顾32位指令，而处理器依然可以向后兼容。

(三)、异构计算
ARM的big.LITTLE架构是一项Intel一时无法复制的创新。在big.LITTLE架构里，处理器可以是不同类型的。传统的双核或者四核处理器中包含同样的2个核或者4个核。一个双核Atom处理器中有两个一模一样的核，提供一样的性能，拥有相同的功耗。ARM通过big.LITTLE向移动设备推出了**异构计算。这意味着处理器中的核可以有不同的性能和功耗。当设备正常运行时，使用低功耗核，而当你运行一款复杂的游戏时，使用的是高性能的核。

https://www.jianshu.com/p/2753c45af9bf

http://www.bubuko.com/infodetail-3596532.html

https://blog.csdn.net/Gerwels_JI/article/details/83001611

https://blog.csdn.net/nma_123456/article/details/45077345