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amd64与arm64 x86-64与amd64的区别及各自的应用场景

更新时间:2023-07-22 12:44:59作者:jiang

随着科技进步,计算机的处理能力在不断提升,各种CPU架构也相继问世。其中amd64与arm64、x86-64与amd64是两个常被提及的架构,它们有何区别?amd64是指AMD公司开发的64位指令集架构,而arm64则是ARM公司开发的64位指令集。相对而言amd64处理器的性能更高,支持更广泛的操作系统,比如Windows、Linux等。而arm64则更适用于移动设备,因其功率消耗较低,且集成度高。x86-64同amd64实际上是同一架构,只是命名略有不同,广泛用于桌面计算机和服务器等领域。各种CPU架构有不同的优势和应用场景,选取适合自己需求的CPU架构可以更好地发挥计算机的性能。

x86-64与amd64的区别及各自的应用场景

amd64与arm64 x86-64与amd64的区别及各自的应用场景

没有 x32 的说法, x86、x64 都指的是 CPU 的指令集架构。

指令集

所谓指令集,可以理解成硬件对外的接口。我们运行程序是通过操作系统调度,操作系统然后让硬件去计算。

让硬件计算的话,比如一些加法乘法,循环之类的,就需要硬件提供的接口,也就是指令集。这个就是我们常说的机器语言,已经到了计算机的最底层了。

指令集架构主要分两大类。

复杂指令集运算(Complex Instruction Set Computing,CISC)

简单的理解就是提供的指令很多,也都很复杂。

以 intel 的 x86 架构为代表,主要针对的操作系统是微软的 Windows 和苹果的 maxOS。另外 Linux,一些 UNIX 等,都可以运行在复杂指令集架构的微处理器。

精简指令集运算(Reduced Instruction Set Computing,RISC)

简单的理解就是提供的指令很少,也都比较简单,只是一些基础的指令。

以 ARM 公司的 arm 架构为代表。当前有 UNIX、Linux 以及包括 iOS、Android、Windows Phone 等在内的大多数移动操作系统运行在精简指令集的处理器上。

复杂指令集和精简指令集比较的话,区别在于我们编程(直接写机器语言代码在 CPU上运行)的时候,比如实现乘法。根据提供的指令,复杂指令集可能一条命令就够了,而简单指令集我们可能需要加法、循环等多条指令。

硬件和软件也就是互补的过程,当硬件提供功能简单了,写软件就复杂些。当硬件提供的功能多了,写软件就简单些。

x86 架构发展

x86 架构于 1978 年推出的 Intel 8086 中央处理器中首度出现,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,接着一系列的处理器进行了 32 位架构的改进,现在 x86 一般指 32 位的架构。

该系列较早期的处理器名称是以数字来表示 80x86。由于以 86 作为结尾,包括 Intel 8086、80186、80286、80386 以及 80486,因此其架构被称为 x86。

生产 x86 架构的 CPU 除了因特尔,它还把专利授权给了现在比较出名的超微(AMD)。然后在 1999 年 AMD 首次公开 64 位集以扩展 x86,此架构称为 AMD64。后来英特尔也推出了与之兼容的处理器,并命名Intel 64。两者一般被统称为 x86-64 或 x64,开创了 x86 的 64 位时代。

这里会有一个疑问 ,Intel 去哪里了,为什么没有率先做 64 位的?其实 intel 做了,为了不让其他厂商模仿,申请了很多专利,与惠普联合设计了全新的架构 IA-64 ,但最大的问题就是它与之前的 x86 不兼容,且市场反应较冷淡,然后就凉凉了。

苹果公司和 RPM 包管理员以 x86-64 或 x86_64 称呼此 64 位架构。甲骨文公司及 Microsoft 称之为x64。BSD 家族及其他 Linux 发行版则使用 amd64,32 位版本则称为i386(或 i486/586/686),Arch Linux 用x86_64 称呼此 64 位架构。

现在 x86 架构的CPU 的话基本上就是 Intel 和 AMD 两家公司了。

arm 架构发展

arm 架构的话就是 ARM 公司的,这家公司不生产芯片,而是以授权的方式盈利。具体发展可以参考 这里 和 这里 。从诺基亚到苹果手机、安卓手机,奠定了其在智能手机市场的霸主地位。16 年的时候 ARM 公司被日本软银收购了。

现在常听到的高通骁龙系列就是 arm 架构。

软件安装

有时候在 github 上下载安装包的时候需要选择自己 CPU 的架构情况了。会提供不同操作系统的三种架构, x86 的 32 位架构和 64 位架构,以及 arm 架构。

我的 CPU 的话是 intel 的酷睿 i5,架构的话现在基本上是 x64,或者说是 amd64 了。

amd64与arm64 x86-64与amd64的区别及各自的应用场景

linux 中使用命令 uname -a 可以查看 CPU 的架构。

Linux DESKTOP-68NS8J3 3.4.0+ #1 PREEMPT Thu Aug 1 17:06:05 CST 2013 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
总结

CPU 指令集架构目前主要是两大类。

复杂指令集是 x86、x64(也叫 x86-64, amd64) 两种架构,专利在 Intel 和 AMD 两家公司手里, 该架构 CPU 主要是 Intel 和 AMD 两家公司,这种 CPU 常用在 PC 机上,包括 Windows,macOS 和 Linux。

简单指令集是 arm 一种架构,专利在 ARM 公司手里,该架构 CPU 主要有高通、三星、苹果、华为海思、联发科等公司。这种 CPU 常用在手机上,包括安卓和苹果。

再多说一句,之前也写过 linux 发展的一些历史,就和操作系统一样,我们能设计出一个全新的操作系统,但是各种软件都需要在新的系统上重新开发,软件商愿不愿意就不一定了。

同样的,我们也能设计出一个新的指令集架构。但是还是生态的问题,现在安卓、苹果的操作系统都是在 arm 架构上的,所以你的新指令集架构还需要安卓再适配一个新的操作系统,安卓不愿意的话,你可以自己出一个新的操作系统,但又回到了最初的问题,各种软件也需要重写。

如果兼容之前的指令集架构或者操作系统的话,那可能就绕不开各种专利的问题了。

所以现在各种公司利益都是紧密相连的,合作才能共赢。

  综上所述,amd64和arm64、x86-64和amd64都是计算机架构中的重要概念。amd64和x86-64主要应用于PC和服务器等计算机设备,而arm64则应用于移动设备和嵌入式系统。选择合适的架构对于不同领域的应用具有重要意义,开发者应根据具体需求选用适合的硬件架构。

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