【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。

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