在之前CPU页面简单讲过关于处理器的指令集以及架构,接下来我们详细了解一下几种常见的处理器架构。
x86是目前个人计算机的主流处理器架构,泛指一系列基于Intel 8086且向后兼容的中央处理器指令集架构。最早的8086处理器于1978年由Intel推出,为16位微处理器。
x86 架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现,它是从Intel 8008处理器中发展而来的,而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用,之后x86便成为了个人电脑的标准平台,成为了历来最成功的CPU架构。
8086是16位处理器;直到1985年32位的80386的开发,这个架构都维持是16位。接着一系列的处理器表示了32位架构的细微改进,推出了数种的扩展,直到2003年AMD对于这个架构发展了64位的扩展,并命名为AMD64。后来英特尔也推出了与之兼容的处理器,并命名为Intel 64。两者一般被统称为x86-64或x64,开创了x86的64位时代。
在2022年的今天,x86处理器主要用于个人计算机,服务器以及超级计算机,其拥有超强的运算能力以及稳定性。然而,与各种精简指令集架构相比,x86处理器存在着能耗高,发热量大等问题。
ARM架构是一个精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,其在其他领域上也有很多作为。ARM处理器非常适用于移动通信领域,符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。另一方面,超级计算机消耗大量电能,ARM同样被视作更高效的选择。
ARM架构版本从ARMv3到ARMv7支持32位空间和32位算数运算,大部分架构的指令为定长32位(Thumb)指令集支持变长的指令集,提供对32位和16位指令集的支持),而2011年发布的ARMv8-A架构添加了对64位空间和64位算术运算的支持,同时也更新了32位定长指令集。
ARMv9架构发布,ARM正式开始弃用32位架构,但是仍保留了32位程序兼容性。ARM64已经与aarch64已经合并,他们为同一架构(一般Apple公司称之为ARM64,GNU/Linux称之为aarch64)
MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages),是一种采取精简指令集(RISC)的指令集架构(ISA),由美国MIPS计算机系统公司开发,现为美普思科技。MIPS广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐设备与商业设备上。最早的MIPS架构是32位,最新的版本已经变成64位。
2021年3月,MIPS宣布MIPS架构的开发已经结束,因为该公司正在向RISC-V过渡。
RISC-V(发音为“risk-five”)是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA),简易解释为开源软件运动相对应的一种“开源硬件”。该项目2010年始于加州大学柏克莱分校,但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。
与大多数指令集相比,RISC-V指令集可以自由地用于任何目的,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件而不必支付给任何公司专利费。虽然这不是第一个开源指令集,但它具有重要意义,因为其设计使其适用于现代计算设备(如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统)。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件,这解决了新指令集通常的弱点
目前,Deepin适配了多个RISC-V开发板,VisionFive2,SG2042以及LicheePi 4A
LoongArch,简称LA,是一个龙芯中科研发的指令集架构。该架构包含了架构翻译(Architecture Translate)的指令子集,可在软硬配合下高效率翻译诸如x86-64、ARM架构、MIPS架构、RISC-V架构等指令集架构。
龙芯目前支持运行 Debian、Deepin、Gentoo、UOS 等多种 Linux 发行版。
Alpha是64位的RISC微处理器,支持VMS操作系统、Linux和BSD。最初由DEC公司制造,并被用于DEC自己的工作站和服务器中。作为VAX的后续被开发,支援VMS操作系统,如Digital UNIX。不久之后开放源代码的操作系统也可以在其上运行,如Linux。
微软起初也支持这款处理器,但是从Windows 2000 beta3开始放弃了对Alpha的支持。
目前,我国自主研发的神威·太湖之光超级计算机中使用的40960个神威26010处理器就是申威基于Alpha指令集研发的
申威原本属于Alpha阵营,指令集是基于Alpha进行扩展的。申威的技术来源是于DEC的Alpha 21164。目前Alpha已经被束之高阁,指令集和微结构都已经不再更新,技术专利过期。申威是目前Alpha阵营中仅存的硕果,拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。