CPU架構(gòu)

　　CPU架構(gòu)，指CPU接受和處理信號(hào)的方式，及其內(nèi)部元件的組織方式。CPU架構(gòu)從大的層面分CISC、RISC兩類(lèi)。

　　CISC和RISC的區(qū)別

　　早期的CPU全部是CISC架構(gòu)，它的設(shè)計(jì)目的是要用最少的機(jī)器語(yǔ)言指令來(lái)完成所需的計(jì)算任務(wù)。比如對(duì)于乘法運(yùn)算，在CISC架構(gòu)的CPU上，您可能需要這樣一條指令：MUL ADDRA, ADDRB就可以將ADDRA和ADDRB中的數(shù)相乘并將結(jié)果儲(chǔ)存在ADDRA中。將ADDRA, ADDRB中的數(shù)據(jù)讀入寄存器，相乘和將結(jié)果寫(xiě)回內(nèi)存的操作全部依賴(lài)于CPU中設(shè)計(jì)的邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種架構(gòu)會(huì)增加CPU結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對(duì)CPU工藝的要求，但對(duì)于編譯器的開(kāi)發(fā)十分有利。比如上面的例子，C程序中的a*=b就可以直接編譯為一條乘法指令。今天只有Intel及其兼容CPU還在使用CISC架構(gòu)。

　　RISC架構(gòu)要求軟件來(lái)指定各個(gè)操作步驟。上面的例子如果要在RISC架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，將ADDRA, ADDRB中的數(shù)據(jù)讀入寄存器，相乘和將結(jié)果寫(xiě)回內(nèi)存的操作都必須由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如：MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR ADDRA, A。這種架構(gòu)可以降低CPU的復(fù)雜性以及允許在同樣的工藝水平下生產(chǎn)出功能更強(qiáng)大的CPU，但對(duì)于編譯器的設(shè)計(jì)有更高的要求。

　　CISC復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)

　　x86又叫IA32，即Intel Architecture 32(Intel32位架構(gòu))，不管是Intel生產(chǎn)的x86CPU，還是AMD或者VIA生產(chǎn)的，都是IA32。IA32并非沒(méi)有專(zhuān)利保護(hù)而是AMD和VIA/Cyrix通過(guò)交叉專(zhuān)利授權(quán)獲得了IA32 的使用權(quán)。

　　x86-64又叫AMD64，它的Intel版本叫做EM64T(換個(gè)名字而已)，是AMD在IA32的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出來(lái)的一套64位CPU架構(gòu)。Intel可以使用的原因也是因?yàn)镮ntel和AMD之間的交叉專(zhuān)利授權(quán)。x86-64是AMD在其最新的Athlon 64處理器系列中采用的新架構(gòu)，但這一處理器基礎(chǔ)架構(gòu)還是IA-32，在IA-32架構(gòu)基礎(chǔ)之上作了一些擴(kuò)展，以支持64位程序的應(yīng)用，進(jìn)一步提高處理器的運(yùn)算性能。x86-64相比Intel的64位服務(wù)器處理器產(chǎn)品Itanium和 Itanium 2系列處理器產(chǎn)品來(lái)說(shuō)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以全面兼容以前的32位x86架構(gòu)的應(yīng)用程序，保護(hù)以用戶(hù)以前的投資。而Intel的Itanium和 Itanium 2系列處理器需要另外通過(guò)軟件或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)以前32位程序的兼容。所以IA-32(即x86-32)、x86-64都屬于x86，即英特爾的32位x86架構(gòu)。如Intel的32位服務(wù)器Xeon(至強(qiáng))處理器系列、AMD的全系列，還有VIA的全系列處理器產(chǎn)品都屬于x86架構(gòu)的。

　　IA-64

　　IA-64架構(gòu)是英特爾為了全面提高以前IA32位處理器的運(yùn)算性能，是Intel和Hp共同開(kāi)發(fā)了6年的64位CPU架構(gòu)，是專(zhuān)為服務(wù)器市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的一種全新的處理器架構(gòu)，它放棄了以前的x86架構(gòu)，認(rèn)為它嚴(yán)重阻礙了處理器的性能提高。它的最初應(yīng)用是英特爾的Itanium(安騰)系列服務(wù)器處理器，現(xiàn)在最新的Itanium2系列處理器也是采用這一架構(gòu)的。由于它不能很好地解決與以前32位應(yīng)用程序的兼容，所以應(yīng)用受到較大的限制，盡管目前Intel采取了各種軟、硬方法來(lái)彌補(bǔ)這一不足，但隨著AMD Operon處理器的全面投入，Intel的IA-64架構(gòu)的這兩款處理器前景不容樂(lè)觀。

　　通稱(chēng)說(shuō) x86也是指IA32構(gòu)架CPU，也就是說(shuō)cpu是32位的，只能安裝32位的os了。而x86-64或者IA-64是說(shuō)cpu支持64位，可以安裝64位的os，跑64位的應(yīng)用。

　　RISC精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)

　　除了以上所介紹的兩類(lèi)IA架構(gòu)的服務(wù)器處理器外，還有一種主流的處理器架構(gòu)，也可稱(chēng)之為“RISC”。采用這一架構(gòu)的仍是IBM、SUN和HP等。不過(guò)近幾年由于這一處理器架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有完全統(tǒng)一、處理器的發(fā)展和應(yīng)用非常緩慢，使得原來(lái)本占有的絕大多數(shù)中高檔服務(wù)器市場(chǎng)被IA架構(gòu)瓜分了大部分江山，已是日趨衰落。目前連這幾家服務(wù)器廠商也開(kāi)始了自己放棄，轉(zhuǎn)投IA旗下，推出越來(lái)越多的IA架構(gòu)服務(wù)器，以保生存。

　　RISC就是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)，目前常見(jiàn)的有

　　一、IBM 的 POWER/PowerPC架構(gòu)(上一篇有過(guò)介紹)。

　　二、MIPS 的 MIPS架構(gòu)(多家廠商，包括AMD也獲授權(quán)生產(chǎn)，龍芯也是MIPS變種)

　　三、SUN 的 UltraSPARC架構(gòu)(UltraSPARC III、IV、VI、T1、T2)

　　四、DEC 的 Alpha架構(gòu)(現(xiàn)今少見(jiàn)，DEC被Compaq收購(gòu)，Compaq又被HP收購(gòu))

　　五、Intel和HP 的 EPIC架構(gòu)(Iantium、Iantium2)，這也就是 IA64 架構(gòu)，Intel Architecture 64(Intel64位架構(gòu))，有時(shí)單獨(dú)列為一類(lèi)而不算RISC。

　　六、Transmeta(全美達(dá))的 VLIW(超長(zhǎng)指令字)架構(gòu)，和 IA64 在設(shè)計(jì)思想上有某種程度上的神似之處，有時(shí)也單獨(dú)列為一類(lèi)而不算RISC。

　　七、Acorn的 ARM架構(gòu)，授權(quán)多家公司制造，功耗低，很多手機(jī)用這款CPU。

　　需要指出的是，現(xiàn)在的Intel和 AMD CISC處理器的內(nèi)核其實(shí)都是RISC內(nèi)核，是在內(nèi)核的外圍電路中把復(fù)雜指令動(dòng)態(tài)翻譯成精簡(jiǎn)指令，然后送到 RISC內(nèi)核中處理。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代CPU本質(zhì)上都是 RISC處理器。