【互联网小趣味】常用系统架构介绍扫盲

目录

一.常用系统架构有哪些

二.X86/64d的关系详解

x86（32位）：

64位：

x86-64（或 x64）：

二.ARM细分详解

特点和设计原则：

应用领域：

ARMv8-A 架构：

一.常用系统架构有哪些

计算机系统架构是指计算机硬件和软件之间的组织和设计，以便它们能够协同工作。下面是一些常用的系统架构：

1. x86 架构：

   • 特点： x86 是一种32位或64位的指令集架构，最初由Intel开发，后来被AMD等公司采纳。
   • 应用领域： 主要用于个人计算机（PC）、工作站和服务器。常见的操作系统如Windows、Linux和macOS都支持x86。

2. ARM 架构：

   • 特点： ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集（RISC）的架构，最初设计为低功耗、高效能的处理器。
   • 应用领域： 广泛应用于移动设备（如智能手机、平板电脑）、嵌入式系统和物联网设备。也在服务器领域逐渐崭露头角。

3. MIPS 架构：

   • 特点： MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种RISC架构，早期在工作站和服务器上比较常见。
   • 应用领域： 在嵌入式系统、网络设备和一些嵌入式控制系统中仍然有应用。

4. Power 架构：

   • 特点： Power架构最初由IBM开发，现在由OpenPOWER Foundation维护。它是一种RISC架构，以高性能和可扩展性而著称。
   • 应用领域： 常用于大型服务器和超级计算机，以及IBM的大型机系列。

5. SPARC 架构：

   • 特点： SPARC（Scalable Processor Architecture）是一种RISC架构，最初由Sun Microsystems开发。
   • 应用领域： 以前常见于Sun的工作站和服务器，但近年来在市场份额上有所下降。

6. Harvard 架构：

   • 特点： Harvard架构将指令和数据存储在不同的物理存储器中，与Von Neumann架构相对。它常见于嵌入式系统和一些特定应用领域。
   • 应用领域： 嵌入式系统、信号处理器等。

7. Von Neumann 架构：

   • 特点： Von Neumann架构将指令和数据存储在同一物理存储器中，常见于通用计算机。
   • 应用领域： 绝大多数通用计算机系统，包括个人计算机和服务器。

8. 混合架构（Heterogeneous Architecture）：

   • 特点： 采用多种不同架构的处理器协同工作，以充分利用各种处理器的优势。
   • 应用领域： 大规模计算、深度学习和人工智能等领域。

这些架构都有各自的特点和适用领域，选择合适的架构取决于应用的要求、性能需求以及硬件的可用性。在计算机科学和工程领域，架构的选择通常取决于特定的用途和性能需求。

二.X86/64d的关系详解

"x86" 和 "64位" 通常指的是计算机处理器的架构和寻址空间的位数，它们之间存在一定的关系。

1. x86（32位）：

   • "x86" 最初是指 Intel 的 8086 处理器。后来，它成为了代表一类处理器架构的通用术语，包括 Intel 和 AMD 等公司的处理器。
   • x86 架构最初是32位的，其寻址空间是2^32（约4GB）。

2. 64位：

   • "64位" 表示处理器的寻址能力和数据处理能力都是64位的。这意味着处理器能够使用64位的地址来访问内存，提供更大的寻址空间，同时能够在一次操作中处理64位的数据。

3. x86-64（或 x64）：

   • "x86-64" 是指在x86架构的基础上扩展成为64位。它是Intel和AMD等公司为了提供更大的寻址空间和更高的性能而推出的。
   • x86-64 处理器继承了x86 架构的兼容性，因此可以运行大多数之前为x86 架构设计的软件。同时，它提供了更大的寻址空间（2^64）和更高的性能。

总结来说，"x86" 通常指的是32位的处理器架构，而 "64位" 表示处理器的寻址和数据处理能力都是64位的。"x86-64" 或 "x64" 是指一种兼容x86、并且寻址能力为64位的处理器架构，它是在x86基础上引入64位扩展的。现代计算机系统和操作系统中，x86-64架构已经变得非常普遍，因为它既能运行32位的软件，又能发挥64位架构的优势。

二.ARM细分详解

ARM（Advanced RISC Machine）是一种处理器架构，最初由英国的ARM Holdings公司（现在是SoftBank Group的一部分）开发。ARM 架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，设计目标是提供高性能、低功耗的处理器，适用于广泛的应用领域。以下是对ARM架构的详细介绍：

特点和设计原则：

1. 精简指令集（RISC）：

   • ARM 是一种精简指令集（RISC）架构，这意味着它的指令集相对较小且操作简单，执行速度更快。

2. 低功耗设计：

   • ARM 架构专注于低功耗设计，适用于移动设备、嵌入式系统和其他对电池寿命有较高要求的应用。

3. 模块化设计：

   • ARM 设计具有高度的模块化性，使得系统设计者可以选择性地添加不同的功能单元，以满足不同应用的需求。

4. 多架构支持：

   • ARM 公司提供了多种不同的ARM架构，包括ARMv7、ARMv8等，以满足不同市场和应用的需求。其中，ARMv8-A架构引入了64位处理器的支持。

5. 可移植性：

   • 由于ARM架构的通用性，开发人员可以编写可移植的代码，使其能够在不同的ARM处理器上运行。

应用领域：

1. 移动设备：

   • ARM 处理器在智能手机、平板电脑和可穿戴设备等移动设备中广泛应用，由于其低功耗和高性能的特性。

2. 嵌入式系统：

   • ARM 处理器在各种嵌入式系统中得到广泛应用，包括网络设备、家用电器、汽车电子系统等。

3. 服务器和数据中心：

   • ARM 处理器逐渐进入服务器领域，尤其是对于轻量级工作负载和节能需求较高的场景。

4. 物联网（IoT）：

   • ARM 处理器被广泛应用于连接设备和物联网应用，由于其低功耗和高效能的特性。

5. 个人电脑：

   • ARM 处理器也在某些个人电脑和超移动设备中出现，以提供轻量级和长续航力的解决方案。

ARMv8-A 架构：

ARMv8-A 是ARM公司推出的最新的64位处理器架构。它引入了对64位数据处理和寻址的支持，同时保持与先前32位架构的兼容性。ARMv8-A广泛用于高性能计算、服务器、网络设备以及支持大规模数据处理的场景。

总体而言，ARM架构以其灵活性、低功耗和高性能的特点在众多领域都取得了成功，并在不同的设备和系统中发挥着关键的作用。