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2008-06-11 10:19 出处:PConline原创 作者:Pconline服务器频道 责任编辑:heyaorong

   x86指的是特定微处理器执行的一些计算机语言指令集,定义了芯片的基本使用规则,一如今天的x64、IA64等。

  30年前的1978年6月8日,Intel发布了新款16位微处理器“8086”,也同时开创了一个新时代:x86架构诞生了。8086处理器发布之初并没有获得太多关注,开始也没有被大范围采用,但它在PC业界的地位怎么形容都不为过,这就是因为它带来了x86。它不仅成就了Intel如日中天的地位,也成为了一种业界标准,即使是在当今强大的多核心处理器上也能看到x86的身影。

  这颗在当时拥有优秀性能和低廉价格的处理器,是一颗真正16位的微处理器。英特尔随后发布的80286也是一颗16位的x86结构处理器,他采用16位的x86指令系统。

  

8086

  辉煌30年

  1982年,许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候,INTE已经推出了划时代的最新产品80286芯片,该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但拥有更为先进的保护模式指令集。在CPU的内部含有13.4万个晶体管,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。从80286开始,CPU的工作方式也演变出两种来:实模式和保护模式。

  

80286处理器

  Intel 80286处理器

  1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步,与80286相比,80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后提高到20MHz,25MHz,33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片,也就是我们以前经常说的80386DX外,出于不同的市场和应用考虑,INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片,其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同,分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片,主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的,后者是基于80386DX的,但两者皆增加了一种新的工作方式:系统管理方式(SMM)。当进入系统管理方式后,CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作,甚至停止运行,进入“休眠”状态,以达到节能目的。

  

Intel 80386处理器

  Intel 80386处理器

  1989年,我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出,这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内,并且在80X86系列中首次采用了RISC(精简指令集)技术,可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式,大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样,也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。1990年推出了80486SX,它是486类型中的一种低价格机型,其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术,也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍,即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行,但仍以原有时钟速度与外界通讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片,它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率,它的片内高速缓存扩大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型,其具有系统管理方式,用于便携机或节能型台式机。

  

Intel 80486处理器

  在30年的发展史中,x86家族不断壮大,从桌面转战笔记本、服务器、超级计算机、编写设备,期间还挫败或者限制了很多竞争对手的发展,让不少处理器厂商及其架构技术成为历史名字,即使有些封闭发展的也难以为继,比如苹果就已经放弃PowerPC了。

  20世纪末,X86产品已从最初的PC机走入了工作站、服务器领域,大有取RISC而代之、统一计算天下的态势。在这个过程中,惟一阻碍x86进入高端企业市场的,就是x86仍然基于32位技术——对于高端的企业级服务器和工作站应用无能为力。伴随着企业计算应用的发展,64位应用越来越广泛,令x86向64位扩展势在必行,也成为统一64位计算标准的希望。和此同时,在个人、商务和移动计算领域,32位计算也渐渐开始显得力不从心,不管出于技术还是竞争需要,32位的时代已渐渐开始过去了。

  企业市场传统上一直是RISC厂商和UNIX的天下,英特尔虽然一直想打进去并获得和在个人电脑市场上同样的成功,但却迟迟未能如愿。因此,英特尔单独发布了专为64位市场而定做的IA-64架构连同相关的64位指令规格,并发布了名为Itantium (安腾)的企业级64位处理器。安腾确实是高性能的处理器,但是他的IA-64并不兼容x86-32指令集,也就是说个人电脑的应用程式并不能在安腾上运行,这样,大众用户实际上是被英特尔划到了64位的界外。

  32位程式可在64位windows下运行

  这正好给了AMD一个大好的机会,使其能够自己研发处理器架构并和英特尔分庭抗礼。虽然机会的出现犹如白驹过隙,但AMD牢牢抓住了他,研发出了自己的64位处理器架构,命名为x86-64。从这个名字我们就能看出,AMD的64位指令系统是从 x86扩充而来的,并且,AMD让新的64位处理器兼容以往的32位指令集。也就是说,AMD的新处理器不但是一颗64位处理器,同时也是32位的。 AMD成功了,他发布的Opteron处理器迅速被市场所接受,在一年之内,AMD推出了3个系列的64位处理器:面向服务器和工作站的Opteron系列;面向发烧友和顶级个人电脑的Athlon FX系列和面向高性能、低价格桌面电脑的Athlon 64系列。

  

64 OS

  要实现64位计算,光有硬件还是不够的。表面看来,64位操作系统似乎是刚出现不久的新事物,实际上,微软早在2001年就推出了Windows 2000 DataCenter的64位版本,是为英特尔安腾服务器推出的IA-64架构的操作系统,不能运行在个人电脑上。到了2003年,Windows Server 2003推出了四个版本,分别是专业版、Web服务器版、企业版和数据中央版;其中企业版和数据中央版都有32位和运行于安腾之上的64位两个版本,同时 Windows XP也有64位的安腾工作站版,应该说微软在64位的路上是先行者。但是奈何素来所向披靡的Wintel联盟这次也犯了一个不大不小的错误:不能向下兼容 32位应用。因此,在这个32位应用仍然占据主导地位的时代,这种纯64位的处理器和操作系统还难以被大众所接受。

  对此,AMD和Intel互相指责对方,但无论如何至少推广了64位技术的发展和普及,也让x86技术得以继续发扬光大。加州大学伯克利分校计算机科学教授、RISC发明人之一David Patterson表示:“这证明,x86指令集的弹性完全可以拿来对付Intel,所以即使Intel统治了整个市场,其他公司依然可以改变x86的发展方向。”
 

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