這幾天一直在搞BLCR,，自然對內(nèi)核接觸的也比較多。不僅在OS版本上的不同,，如Ubuntu,、Fedora、Suse,，還有芯片結(jié)構(gòu),，指令集的不同，從AMD到Intel,，從32位到64位,。這種水平和垂直方向的跨度，也讓我有了更全面的認識,。研究內(nèi)核,，自然會涉及不同的架構(gòu)，不同的指令集,。通過兩篇文章,，簡單但又綜合性的介紹一下相關(guān)概念。（資料來源：Google，百度）

第一部分：x86與i386,、i486,、i586、i686

1. x86

x86,，或80×86是Intel首先開發(fā)制造的一種微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱,，包括8086、80186,、80286,、80386以及80486等。 因此其架構(gòu)被稱為“x86”,。由于數(shù)字并不能作為注冊商標,，現(xiàn)在Intel把x86-32稱為IA-32，即Intel Architecture, 32-bit,。

x86架構(gòu)于1978年推出的Intel 8086中央處理器中首度出現(xiàn),，它是從Intel 8008處理器中發(fā)展而來的，而8008則是發(fā)展自Intel 4004的,。之后x86便成為了個人計算機的標準平臺,，成為了歷來最成功的CPU架構(gòu)。Intel以外最成功的制造商為AMD,，其Athlon系列處理器的市場僅次于Pentium,。

8086是16位處理器，直到1985年32位的80386的開發(fā),，這個架構(gòu)都維持是16位,。接著一系列的處理器表示了32位架構(gòu)的細微改進，推出了數(shù)種的擴充,，直到2003年AMD對于這個架構(gòu)發(fā)展了64位的擴充,，并命名為AMD64（有時也被稱作x86-64，x64或EM64T）,，推出了 Opteron處理器家族,，開創(chuàng)了x86的64位時代。

值得注意的是Intel早在1990年代就與惠普合作提出了一種用在安騰（Itanium）系列處理器中的獨立的64位架構(gòu),，這種架構(gòu)被稱為IA-64,。IA-64是一種嶄新的系統(tǒng)，和x86架構(gòu)完全沒有相似性,，不應(yīng)該把它與AMD64或x86-64弄混,。關(guān)于x86-64，IA-64,，AMD64等,，將在下一篇文章中介紹,。

x86是一個Intel通用計算機系列的標準編號縮寫，也標識一套通用的計算機指令集合,，X與處理器沒有任何關(guān) 系,，它是一個對所有*86系統(tǒng)的簡單的通配符定義，例如：i386, 586,奔騰(Pentium),。

由于早期Intel的CPU編號都是用如8086,，80286來編號，這整個系列的CPU都是指令兼容的,，所以都用x86來標識所使用的指令集合,。如今的奔騰、P2,、P4,、賽揚系列都是支持x86指令系統(tǒng)的，所以都屬于x86家族,。目前,，也并不都是使用x86系列CPU，部分服務(wù)器和蘋果 (Macintosh)機中還使用美國DIGITAL(數(shù)字)公司的Alpha 61164和PowerPC 604e系列CPU,。

2. i386,、i586、i686

Intel 80×86簡稱為ix86,，比如i386、i586,、i686等等,，指的是適用于Intel i386、i586,、i686兼容指令集的微處理器,。

一般而言，所有x86處理器都能執(zhí)行386的指令集,，80486處理器當然需要486的優(yōu)化,。Pentium就是586，PentiumPro (P6)之后的統(tǒng)稱為686,，包含了PentiumPro,，PentiumⅡ，PentiumⅢ和P4,。
換言之,，i386適用于intel和AMD所有32位的CPU，以及采用x86架構(gòu)的32位CPU,。i686只是i386的一個子集,，支持的CPU從Pentium 2(686)開始,，之前的型號不支持。順便說一下,，x86_64適用于Intel的Core 2 Duo, Centrino Core 2 Duo,，Xeon，AMD Athlon64/x2,，Sempron64/x2,,，Duron64等采用x86架構(gòu)的64位CPU。

一般來說,，等級愈高的機器可接受較低等級的rpm文件,。可以通過/proc/cpuinfo這個文檔查詢CPU等級,。

x86體系結(jié)構(gòu)雖然指令都一樣,，但是不同時代的具體實現(xiàn)，在編譯優(yōu)化上還是有自己的特點,，而且后一代往往會多出一些指令,，所以編譯rpm時，可以針對不同的體系結(jié)構(gòu)作不同的編譯選項優(yōu)化,。

以上只是對相關(guān)概念的簡單說明,，還有其他更深入的知識，這里就不一一列出,。下一篇主要介紹一下64位結(jié)構(gòu)上的x86-64和IA-64,。

第二部分：x86，x86-64,，IA-64

x86：從1978年來的8086處理器開始,，就已經(jīng)出現(xiàn)了x86架構(gòu)CPU，即32位處理器,。（詳見上篇）

x86-64：又簡稱為x64,，最初開發(fā)為1999年AMD，也叫做AMD64或x64,，為了擴充IA64,。當時的x86-64架構(gòu)誕生頗有時代意義，處理器的發(fā)展遇到了瓶頸,，內(nèi)存尋址空間由于受到32位CPU的限制而只能最大到約4G,。于是就有了x86-64。后被Intel所采用,。

IA-64：其實IA-64的歷史早于x86-64x,，最初由Intel和惠普聯(lián)合推出。由于IA-64不與32位兼容,，所以沒有受到重視,。直到Intel采用了AMD的x86-64架構(gòu),，才正式的批量生產(chǎn)。而后為了日益擴張的計算需求,，Intel重新將IA-64拿出來,，發(fā)布了安騰系列服務(wù)器CPU。

雖然x86-64和IA-64處理器都能夠運行64位操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序,，但是區(qū)別在于：

• x86-64架構(gòu)基于x86,，是為了讓x86架構(gòu)CPU兼容64位計算而產(chǎn)生的技術(shù)。X86-64架構(gòu)的設(shè)計是采用直接簡單的方法將目前的x86指令集擴展,。這個方法與當初的由16位擴展至32位的情形很相似,。優(yōu)點在于用戶可以自行選擇x86平臺或x64平臺，兼容性高,。

• IA-64則是原生的純64位計算處理器,，并且與x86指令不兼容。如果想要執(zhí)行x86指令需要硬件虛擬化支持,，而且效率不高,。優(yōu)點在于 IA-64架構(gòu)體系將擁有64位內(nèi)存尋址能力，能夠支持更大的內(nèi)存尋址空間,。并且由于架構(gòu)的改變,，性能比起x86-64的64位兼容模式更高更強。

所以,，IA-64操作系統(tǒng)也是比較少見的,，由于只能在Intel安騰系列處理器及AMD部分服務(wù)器處理器運行，所以主流市場并不常見,。而且,，這些IA-64架構(gòu)處理器也不能夠使用x64操作系統(tǒng)。而x86-64處理器則可以自由選擇x86或是x64操作系統(tǒng),。

Itanium（官方中文名稱為安騰），是 Intel Itanium 架構(gòu)（通常稱之為IA-64）的 64位處理器,。Intel 推出了兩個 Itanium 的家族：其一是 Itanium,，另一個是 Itanium 2。在 2007年 11月1日,，Itanium 2 的家族又再一次稱為Itanium,。該處理器的市場定位是在于企業(yè)服務(wù)器與高效能運算系統(tǒng)。該架構(gòu)由 HP 創(chuàng)始,，后來則是 HP 與 Intel 共同開發(fā),。

Itanium的微架構(gòu)是徹底的不同于其他 Intel 處理器采用的 x86（包含x86-64）架構(gòu)。這個架構(gòu)是建基于顯性的指令并發(fā),，由編譯器來決定哪些指令并發(fā)處理,。這種方式允許處理器在每個周期最多可以運行 6 個指令,。與超標量架構(gòu)的不同點，Itanium在并發(fā)處理中并沒有復雜的線路來判斷指令依賴性,，所以編譯器必須要在編譯的時候就已經(jīng)處理妥當,。

在一系列的拖延開發(fā)進度后，第一款 Itanium 于 2001年推出,，性能更強的 Itanium 處理器在之后則是有周期性的持續(xù)推出,。采用 Itanium 處理器的制造商之中，以 HP 的制造量最多,。在 2007年,，Itanium 在企業(yè)界系統(tǒng)采用的架構(gòu)之中是位于第四名，而前三名則是x86-64,、IBM POWER 與 SPARC,。Intel 推出最新的 Itanium 處理器為 Montvale 核心，于 2007年 11月推出,。

IBM POWER是RISC處理器架構(gòu)的一種,，由IBM設(shè)計，全稱為“Performance Optimization With Enhanced RISC”,，《IBM Connect電子報》2007年8月號譯為“增強RISC性能優(yōu)化”,。POWER系列微處理器在不少IBM服務(wù)器、超級電腦,、小型電腦及工作站中,，廣泛作為主CPU使用。而PowerPC架構(gòu)也是源自POWER架構(gòu),，并應(yīng)用在蘋果電腦的麥金塔電腦及部份IBM的工作站,，以及各式各樣的嵌入式系統(tǒng)上。此外,，IBM透過Power.org網(wǎng)站,，向其他開發(fā)者及制造商推廣POWER架構(gòu)及其他衍生產(chǎn)品。

POWER同樣也是一系列實施了同樣架構(gòu)指令集的微處理器的名字,。POWER系列微處理器用于IBM的服務(wù)器,、微電腦、工作站,、超級電腦的主處理器,。POWER3以及隨后的POWER系列微處理器均全部實施了64-bit PowerPC架構(gòu)。從POWER3開始及其之后的POWER處器都不再具備與支援更早之前的舊POWER的指令集架構(gòu)（Instruction Set Architecture,，ISA）,，包括PowerPC指令集架構(gòu)或任何POWER2所追加延伸的指令，如lfq或stfq等，都不再具備與支援,。

SPARC,，全稱為“可擴充處理器架構(gòu)”（Scalable Processor ARChitecture），是RISC微處理器架構(gòu)之一,。它最早于1985年由太陽微系統(tǒng)所設(shè)計,，也是SPARC國際公司的注冊商標之一。這家公司于1989年成立,，其目的是向外界推廣SPARC,，以及為該架構(gòu)進行符合性測試。此外該公司為了擴闊SPARC設(shè)計的生態(tài)系統(tǒng),，SPARC國際也把標準開放,，并授權(quán)予多間生產(chǎn)商采用，包括德州儀器,、Cypress半導體,、富士通等。由于SPARC架構(gòu)也對外完全開放,，因此也出現(xiàn)了完全開放源代碼的LEON處理器,，這款處理器以VHDL語言寫成，并采用LGPL授權(quán),。

SPARC架構(gòu)原設(shè)計給工作站使用,，及后應(yīng)用在升陽、富士通等制造的大型SMP服務(wù)器上,。而升陽開發(fā)的Solaris操作系統(tǒng)也是為SPARC設(shè)計的系統(tǒng)之一,，除Solaris外，NeXTSTEP,、Linux,、FreeBSD、OpenBSD及NetBSD系統(tǒng)也提供SPARC版本,。

現(xiàn)時最新版本的SPARC為第8及第9版,，在2005年12月，升陽方面宣布其UltraSPARC T1處理器將采用開放源代碼方式,。2006年4月12日,，太陽微系統(tǒng)宣布完整的UltraSPARC T2處理器已經(jīng)進行試產(chǎn)。