x86 это 32 или 64 битная Windows? — История CPU

Всем доброго времени суток дорогие посетители блога айтишнега… У меня довольно часто интересуются — x86 это 32 или 64 битная Windows? Поддаваясь логике — можно предположить что x86 явно больше чем x64, но на практике оказывается что x86 равно x32… но тогда почему так пишут и кому надо ударить по голове, чтобы такой путаницы не было?

А теперь давайте я просто взорву вам мозг — x86 равно x32, и внимание, равна x64 — вы были к такому готовы? — думаю нет… теперь давайте разбираться что, как и куда! Чтобы ответить на этот не самый простой вопрос нам нужно вернуться на несколько десятилетий назад, именно оттуда и идет вся эта заварушка.

По голове надо настучать авторам, которые пишут в требованиях к компьютеру x86 и x64 в связке. Писать такое — грубая ошибка, но этим грешат все… x86 — это архитектура процессора, которая отлично себя чувствует и на 64 битных процессорах и на 32 битных! Маркировка x86 пошла от названия первого процессора от компании Intel i8086 и более новых моделей. Потом первые цифры менялись и сокращенно их объединяли x86 на конце модели — этакая линейка процессоров. Конечно же это было очень давно и процессоры маркируются совершенно по другому, но x86 прочно засела в документации и частенько вводит людей в путаницу… которые особо то не интересовались архитектурой процессоров и не вникали в историю их создания

x86 это 32 или 64 битная Windows?

x86 — это не разрядность, а архитектура… но как показала практика — x86 приравняли к 32 битной операционной системе. Если пренебречь всеми правилами, то можно сказать да, x86 равна 32 битной системе в большинстве случаев.

Правильный вариант обозначения выглядел бы примерно так для 32 разрядной операционной системы (OS_WINDOWS_x86_32bit) или так для 64 битной (OS_WINDOWS_x86_64bit), но у нас все поперепутали!

Тут еще нюанс в том, что 32 битные процессоры уже очень и очень продолжительное время были единственными на рынке, и они были архитектуры x86… а когда вышли 64 разрядные — их стали обозначать x64, а для 32 биток оставили все как есть!

x32 или x64 — Что лучше?

В плане производительности конечно же 64 разрядная операционная система имеет явное преимущество, а вот 32 разрядная ОС очень ужата в ресурсах оперативной памяти. 32 битка не может адресовать более 4 гигабайт оперативной памяти, но по факту она видит не более 3,25 гигабайт из четырех! Однако некоторые приложения могут не запуститься на 64 битной WIndows — что и является сдерживающим фактором перехода но новую ОС.

x86 это 32 или 64 битная Windows? — теперь вы можете сами ответить на этот вопрос… главное знать что и куда, а применить знания можно уже в конкретном случае — тут правильность вашего видения может оказаться ошибочным…

Физический факультет

x86 (Intel 80×86) — это общее название семейства микропроцессоров, как разработанных и выпускаемых компанией Intel, так и совместимых с ними процессоров других производителей (AMD, VIA, Transmeta, Winchip и т. д.).

Такое имя закрепилось за семейством этих микропроцессоров, так как названия ранних моделей процессоров Intel заканчивались на число 86 — 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Более поздние модели стали называть именами собственными, например — Пентиум (Pentium), чтобы иметь возможность зарегистрировать их как торговую марку (для усложнения жизни конкурентам). Другое название для архитектуры этого типа — IA (Intel Architecture) или же IA-32.

Оглавление документа

Основные особенности архитектуры

x86 — это CISC ?-архитектура. Доступ к памяти происходит по «словам». «Слова» размещаются по принципу little-endian. Современные процессоры включают в себя декодеры команд x86 для преобразования их в упрощённый внутренний формат с последующим их выполнением, тем самым они являются RISC ? и CISC одновременно.

Реальный режим

Классический режим, использованный в ранних IBM PC. Позволяет адресовать 1 мегабайт памяти и не имеет встроенных средств для защиты памяти и переключения задач, что, впрочем, не мешает реализовать программную многозадачность.

Расширения

Дополнительный набор инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Обеспечивает только целочисленные вычисления.

SSE (англ. Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel, и впервые представленный в процессорах серии Pentium III. Поддерживает вычисления с плавающей точкой.

Улучшенное расширение SSE. Появилось в процессорах Pentium 4. Производит потоковые вычисления с вещественными числами двойной точности (2 числа в одном регистре SSE). Кроме того, добавлены инструкции аналогичные расширению MMX, работающие с регистрами SSE (16 байт, 8 слов, 4 двойных слова или 2 учетверенных слова в одном регистре).

Продолжение SSE и SSE2, появилось в процессорах Prescott

SSSE3

Дополнение к SSE3 для работы с упакованными целыми.

3DNow!

Набор инструкций для потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности. Поддерживается процессорами AMD начиная с K 6–2 . Процессорами Intel не поддерживается. Инструкции 3DNow! используют регистры MMX в качестве операндов (в один регистр помещается два числа одинарной точности). Поэтому при переключении задач не требуется отдельно сохранять контекст 3DNow! (в отличии от SSE).

64-битный режим

К началу 2000-х годов стало очевидно, что 32-битное адресное пространство архитектуры x86 ограничивает производительность приложений, работающих с большими объёмами данных. 32-разрядное адресное пространство позволяет процессору осуществлять непосредственную адресацию лишь 4 Гб данных, этого может оказаться недостаточным для некоторых приложений, связанных, например, с обработкой видео или обслуживанием баз данных.

Для решения этой проблемы Intel разработала новую архитектуру IA-64 — основу семейства процессоров Itanium. Для обеспечения обратной совместимости со старыми приложениями, использующими 32-х разрядный код, в IA-64 был предусмотрен режим эмуляции. Однако на практике данный режим работы оказался чрезвычайно медленным. Компания AMD предложила альтернативное решение проблемы увеличения разрядности процессора. Вместо того, чтобы изобретать совершенно новую систему команд, было предложено ввести 64-разрядное расширение к уже существующей 32-разрядной архитектуре x86. Первоначально новая архитектура называлась x 86–64 , позже она была переименована в AMD64 ?. Первоначально новый набор инструкций поддерживался процессорами семейств Opteron, Athlon 64 и Turion 64 компании AMD. Успех процессоров, использующих технологию AMD64, наряду с вялым интересом к архитектуре IA-64, побудили Intel создать посредством обратной разработки набор инструкций, полностью совместимый с AMD64. При этом был добавлен ряд специфических инструкций, не присутствовавших в изначальном наборе AMD64. Новая версия архитектуры получила название EM64T.

В литературе и названиях версий своих продуктов компании Microsoft и Sun используют объединенное именование AMD64/EM64T, когда речь заходит о 64-х разрядных версиях их операционных систем Windows и Solaris соответственно. В то же время, поставщики программ для операционных систем GNU/Linux, BSD и Mac OS X используют метки «x 86–64 » или «amd64», если необходимо подчеркнуть, что данное ПО использует 64-разрядные инструкции.

Процессоры

Процессоры x86 Intel

16-разрядный процессор i8086 был создан в июне 1978 года, сначала работал на частотах 4,77 МГц, а затем и на 8 и на 10 МГц. Изготавливался по 3 мкм технологии и имел 29000 транзисторов.

Чуть позже, в 1979 году был разработан i8088, который работал на тех же частотах, что и i8086, но использовал 8-разрядную шину данных (внутренняя шина процессора осталась 16-разрядной) для обеспечения большей совместимости с имевшейся в то время в ходу периферией. Благодаря более низкой цене, широко использовался в ранних системах IBM PC вместо 8086.

80186

В 1982 были выпущены 80186 и 80188, которые первоначально не получили широкого распространения из-за того, что IBM не стала использовать их в своих персональных компьютерах. Впрочем, некоторые производители «клонов» сделали это, выпустив ускоренные варианты IBM PC XT. В то же время, эти процессоры оказались чрезвычайно удачными для использования во встроенных системах, и в различных модификациях выпускаются до настоящего времени[источник?]. В эти процессоры были первоначально добавлено несколько новых команд, повышена тактовая частота. Впоследствии появились модификации, содержащие дополнительные аппаратные средства, такие, как интегрированные контроллеры последовательного порта.

80286

Объявлен в 1982 году. Работал на частотах 6, а затем и на 8, 10 и 12 МГц. Производился по 1,5 мкм техпроцессу и содержал около 134 тысяч транзисторов. С его появлением появилось такое понятие, как защищённый режим (protected mode) и виртуальная память. Производительность процессора по сравнению с 8086 увеличилась в несколько раз (0, 99–2 ,6 млн. операций в секунду).

80386

Первый 32-разрядный процессор ( 16–33 МГц). Появился в 1985 году. Знаменовал собой революцию в мире процессоров x86. Основные принципы, заложенные в этом чипе, без кардинальных изменений дожили и до наших дней (за всё это время изменения касались, в основном, повышения производительности, расширения набора команд, увеличения разрядности).

Процессор i486 (1989 год) является усовершенствованным 386 процессором, и первым скалярным процессором Intel (ряд операций выполнялись за один такт). Имел встроенный FPU (Floating Point Unit — блок вычислений с плавающей запятой) и впервые — встроенную кэш-память (8 Кб). 486 – первый процессор Intel, для которого была применена технология умножения частоты шины FSB (в моделях DX 2–66 , DX 2–80 и DX 4–100 ). Для ноутбуков и встраиваемых систем в начале 90-х была выпущена «облегченная» модификация i486SX без встроенного блока FPU.

Pentium

Pentium (1993 год) — первый суперскалярный процессор и суперконвейерный процессор Intel. Суперскалярность — термин, означающий, что процессор позволяет выполнять более одной операции за один такт. Суперконвейерность означает, что процессор имеет несколько вычислительных конвейеров. У Pentium их два, что позволяет ему при одинаковых частотах в идеале быть вдвое производительней 486, выполняя сразу 2 инструкции за такт. Кроме этого, особенностью процессора Pentium являлся полностью переработанный и очень мощный на то время блок FPU, производительность которого оставалась недостижимой для конкурентов вплоть до конца 90-х годов.

Pentium Pro

Pentium Pro (1995 год) – первый процессор шестого поколения. Идеи и технологии, заложенные в данный чип, определили архитектуры всех современных x86-процессоров: блоки предсказания ветвлений, переименование регистров, RISC-ядро, интегрированный кеш второго уровня. Однако технологическая сложность ядра данного процессора привела к сравнительно невысокому выходу годных чипов при технологиях того времени, что сказалось на высокой цене Pentium Pro. Поэтому данный процессор применялся только в High-End системах и серверах.

Pentium MMX

Pentuum MMX (январь 1997 года) – процессор пятого поколения, и по сути, просто модификация ядра Pentium. Был добавлен новый блок целочисленных матричных вычислений MMX (Multi-Media eXtensions) и увеличен до 32К объем кеша первого уровня.

Pentium II

Pentium II (май 1997 года) – модификация ядра Pentium Pro с целью сделать его более доступным. Интегрированный кеш был вынесен на отдельную микросхему с пониженной в два раза частотой. Это упростило и удешевило ядро, хотя и сделало его более медленным, чем Pentium Pro. Новая конструкция процессора потребовала размещение элементов на печатной плате, что, в свою очередь, привело к изменению конструктива процессора. Данные чипы выпускались в виде картриджей, устанавливающихся в специальный разъем на плате (Slot 1). Кроме этого, в ядро Pentuim II был добавлен блок MMX.

Celeron

Celeron — упрощённый вариант Pentium II/III/IV для построения недорогих компьютеров. Основные отличия этих процессоров в объёме кэша второго уровня и частоте шины.

Pentium III

Pentium III, изготовленный по 0,18 мкм технологическому процессу, отличается от P2 главным образом, добавлением SSE-инструкций.

Pentium 4

Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией (hyperpipelining) — с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Согласно заявлениям Intel, процессоры, основанные на данной технологии, позволяют добиться увеличения частоты примерно на 40 процентов относительно семейства P6 при одинаковом технологическом процессе (при «правильной» загрузке процессора).

На практике же, первые модели работали даже медленнее, чем Pentium III.

Семейство процессоров, ориентированных на серверы и многопоточные вычисления.

Процессоры x86 AMD

Процессоры-аналоги i486. В то время, как Intel остановился на частоте 100 МГц у i486, AMD выпускала процессоры с частотами 120 МГц и 133 МГц. Также они отличались увеличенным объёмом кэша первого уровня (16 Кбайт).

Процессоры — аналоги Pentium. Несмотря на превосходство в целочисленных операциях над аналогами от Intel (в ядре данного процессора применялся ряд технологий шестого поколения), производительность блока вычислений с плавающей запятой раза в полтора уступала по производительности процессорам Pentium с аналогичной тактовой частотой. Кроме того, наблюдалась плохая совместимость с ПО некоторых производителей. Недостатки K5 были чрезвычайно преувеличены в различных сетевых и других неформальных обсуждениях и на долгое время способствовали (в целом — несправедливому) ухудшению репутации продукции AMD у пользователей.

Выпущен в апреле 1997 года. Принципиально новый процессор AMD, основанный на ядре, приобретенном у NextGen. Данный процессор имел конструктив пятого поколения, однако относился к шестому поколению и позиционировался как конкурент Pentuim II. Включал в себя блок MMX, и несколько переработанный блок FPU. Однако данные блоки все равно работали на 15–20 % медленнее, чем у аналогичных по частоте процессоров Intel. Процессор имел 64 Кбайт кэша первого уровня. В целом сравнимая с Pentum II производительность, совместимость со старыми материнскими платами и более ранний старт (AMD представила К6 на месяц раньше, чем Intel представила P-II) сделали его достаточно популярным, однако проблемы с производством у АМД значительно испортили репутацию данного процессора.

Дальнейшее развитие ядра К-6. В этих процессорах была добавлена поддержка специализированного набора команд 3DNow!. Реальная производительность, однако, оказалась существенно ниже, чем у аналогичных по частоте Pentium II (это было вызвано тем, что прирост производительности с ростом частоты у P-II был выше благодаря внутреннему кешу), и конкурировать К 6–2 смогли лишь с Celeron. Процессор имел 64 Кбайт кэша первого уровня.

K6-III

Более успешная в технологическом плане, чем K 6–2 , попытка создания аналога Pentium III. Однако маркетингового успеха не имела. Отличается наличием 64 Кбайт кэша первого уровня и 256 Кбайт кэша второго уровня в ядре, что позволяло ему на равной тактовой тактовой частоте обгонять по производительности Intel Celeron и не очень существенно уступать ранним Pentiun III.

K6-III+

Аналог K6-III с технологией энергосбережения Power Now ?!. Изначально предназначался для ноутбуков, но устанавливался и в настольные системы.

Аналог К6-III+ с урезанным до 128 Кб кэшем второго уровня.

Athlon

Очень успешный процессор, благодаря которому фирма AMD сумела восстановить почти утраченные позиции на рынке микропроцессоров. Кэш первого уровня — 128 Кб. Первоначально процессор выпускался в картридже, с размещением кэша второго уровня (512 Кб) на плате, и устанавливался в разъём Slot A, механически, но не электрически совместимый с интеловским Slot 1. Затем устанавливался в разъём Socket A и имел кэш второго уровня (256 Кб) в ядре. По быстродействию — примерный аналог Pentium III.

Duron

Конкурент Celeron поколений Pentium III/4. Отличается от Athlon’a объёмом кэша второго уровня (всего 64 Кб), зато интегрированным в кристалл и работавшем на частоте ядра. Производительность заметно выше, чем у аналогичного Celeron, и при выполнении многих задач соответствует Pentium III.

Athlon XP

Продолжение развития архитектуры Athlon. По быстродействию — аналог Pentium 4. По сравнению с обычным Athlon’ом, добавлена поддержка SSE инструкций.

Sempron

Более дешёвый (за счёт уменьшенного кэша второго уровня) вариант процессоров Athlon XP и Athlon 64. Первоначально процессоры Sempron представляли из себя перемаркированные чипы Athlon XP на ядре Thorton, имевшим 256 Kb кэша 2-го уровня. Поздние представляют собой урезанные версии Athlon 64 (socket 754, одноканальный режим работы с памятью).

Athlon 64

Первый процессор, поддерживающий архитектуру x86_64.

Athlon 64 X2

Продолжение архитектуры Athlon 64, имеет 2 вычислительных ядра.

Athlon FX

Имеет репутацию «самого быстрого процессора для игрушек». Является, по сути, серверным процессором Opteron 1xx на десктопных сокетах без поддержки Registered-memory. Выпускается малыми партиями. Стоит значительно дороже своих «массовых» собратьев.

Geode

Семейство процессоров, ориентированное на сектор встраиваемых решений, SOC.

Выпускала серию процессоров, часть из которых (ядро V20/V30) была программно совместима как с Intel x186, так и с Intel 8080. Переключение между режимами работы осуществлялось при помощи 3 дополнительных инструкций. Аппаратно они выглядели как сильно ускоренная версия 8088 или 8086.

Процессоры на основе ядра V33 не имели режима эмуляции 8080, зато поддерживали, при помощи двух дополнительных инструкций, расширенный режим адресации.

Процессоры МЦСТ

Компанией ЗАО «МЦСТ» выпущен первый процессор «Эльбрус» и вычислительный комплекс на его базе — «Эльбрус–3М1», позволяющий работать в режиме двоичной совместимости с семейством x86 процессоров.