x86,x64,x86-64,amd64,arm指令集架构之间的关系

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在 知乎 看到下边的问题，之前自己对这些概念也是迷迷糊糊，索性总结一下吧。

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。

linux 中使用命令 uname -a 可以查看 CPU 的架构。

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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。

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