x86架构的64位处理器技术发展简介
2007-03-19   21TX

我们知道，x86结构在1981年随着IBM PC-XT个人电脑的中央处理器——Intel8086 进入了人类的世界，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位的微型处理器。英特尔随后发布的80286也是一颗16位的x86结构处理器，它采用16位的x86指令系统，但拥有更为先进的保护模式指令集。很快，PC的发展就使英特尔觉得有必要推出基于32位x86指令集的CPU—— 80386。从此以后的10多年间，80486、80586(Pentium)、80686(Pentium 2)、Pentium 3直到Pentium 4，英特尔一直牢牢占据着个人电脑发展路程上的核心地位。32位的x86架构也经历了10多年的风雨，过去20年中，x86以无可比拟的性能价格比优势成为计算平台的标准。x86系统以每年超过1亿台的装机量和90%以上的市场占有率被用户广泛认可，同时开放平台的良性竞争环境也推动着x86派的技术发展远远超过RISC体系。

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微软操作系统发展史

x86产品已经从最初的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与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。与此同时，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位的时代已经渐渐开始过去了。

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与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架构以及相关的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，但是它的IA-64并不兼容x86-32指令集，也就是说个人电脑的应用程序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。

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32位程序可在64位windows下运行

不过，这正好给了AMD一个大好的机会，使其可以自己研发处理器架构并与英特尔分庭抗礼。虽然机会的出现犹如白驹过隙，但AMD牢牢抓住了它，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，它发布的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。

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、企业版和数据中心版；其中企业版和数据中心版都有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。

正是因为上述原因，现在大家普遍认为64位时代是从x86领域出现64位计算才真正开始的。