CPU处理器架构之争系列(一):英特尔经典x86架构

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没文化的大脑袋CU
2022-06-30 · TA获得超过2687个赞
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在集成电路的发展历程中,有一家公司必须被提及,那就是英特尔。不论是其创始人诺伊斯发明了可工业化生产硅芯片的平面工艺技术,还是后来在微处理器领域引领全球数十年,英特尔在集成电路领域的成就都是令人敬重的。

1971年英特尔发明了微处理4004,由此开启了微处理器快速发展的浪潮。 1978年,英特尔推出了首款基于x86架构的16位处理器 8086 CPU 。当时英特尔与IBM合作,推出基于8086处理器的PC,在市场上获得巨大成功,这也使x86迅速发展成为PC标准平台。

早年采用x86架构的企业其实也有数家,但最后就剩AMD能够与英特尔竞争,这其中关键竞争要素不仅在芯片设计技术上,还在于领先的工艺技术。

x86架构采用可变指令长度的复杂指令集(Complex Instruciton Set Computer,CISC)架构。与精简指令集(Reduced Instruciton Set Computer,RISC)相比,CISC执行效率更低。

另外x86架构有一个重要特点就是向前兼容 。每次架构的升级一定程度上帮助英特尔建立了更高的生态壁垒,但同时这也是困扰x86架构速度提升的一个 历史 包袱。 为了顾全兼容性和高性能,Intel推出的x86的新架构,把x86指令转换成类似RISC的微指令,然后再执行,以此获得和RISC相当的性能,同时仍然能够前向兼容。

英特尔于1985年推出了基于32位的80386 CPU,扩展了x86架构的位数,提升了CPU的性能。而后在32位处理器向64位处理器转移的过程中,英特尔也想尝试放弃前向兼容,采用新架构,和RISC的ARM硬拼。但是失败了,因为已有的软件生态不支持这样的新架构。

与此同时,老对手AMD在继承32位x86架构基础上,率先推出了64位的x86架构处理器。并于微软操作系统形成良好互动,英特尔只能放弃原来自己的新架构,采用AMD的64位架构进行扩展。

关于32位处理器为何要升级到64位处理器,主要原因是32位处理器能处理的最大内存容量是4GB(2的32次方),无法满足日益增长的内存容量需求,因此需要进行升级。

目前x86架构的应用领域非常广泛,涵盖了PC、服务器、工作站等领域。目前苹果的MacBook用的也是x86架构处理器。不过谷歌推出的Chromebook部分采用ARM处理器。另外苹果宣布2020年MacBook将放弃Intel的x86处理器,采用自家ARM处理器。

不可否认目前x86架构正在遭遇来自移动霸主ARM的强力挑战。但是英特尔也在不断提升工艺,以及优化架构。未来x86架构将如何继续捍卫自己的地盘,让我们拭目以待!

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