(real mode)

Классический режим адресации, использованный в первых моделях семейства. Использует сегментированную модель памяти, организованную следующим образом: адресное пространство в 1MiB разбивается на 16-байтовые блоки, называемые параграфами. Всего параграфов в 1 MiB - 65536, что позволяет пронумеровать их 16-разрядными числами. Сегменты памяти имеют размер 65536 байт, и всегда начинаются на границе параграфа. Адрес ячейки памяти состоит их двух частей: номера параграфа, с которого начинается сегмент и смещения внутри сегмента и обычно записывается как SSSS:OOOO, где S и O - шестнадцатеричные цифры. SSSS называется сегментной компонентой адреса, а OOOO - смещением. Адрес ячейки, выдаваемый на шину, представляет собой сегментную компоненту умноженную на 16 плюс смещение. Сегментная компонента помещается в специальный регистр, называемый сегментным, а смещение в регистр IP(регистр инструкций). Микропроцессоры 8086/8088, 80186/80188 и 80286 имели четыре сегментных регистра, т.е могли работать одновременно с четырьмя сегментами памяти, имеющими определенное назначение. В 80386 добавили еще два, не имеющих специального назначения.

• Сегментные регистры и их назначение:
  • CS - Сегмент кода. Используется для выборки команд программы;
  • DS - Сегмент данных. Используется по умолчанию для доступа к данным;
  • ES - Дополнительный сегмент. Является получателем данных в командах обработки строк;
  • SS - Сегмент стека. Используется для размещения программного стека;
  • FS - Дополнительный сегментный регистр. Специального назначения не имеет. Появился в процессоре 80386;
  • GS - Аналогично предыдущему, но в новых процессорах с 64-битной архитектурой имеет особый статус: может использоваться для быстрого переключения контекстов.

Несмотря на то, что сегментные регистры имеют специальные назначения, архитектура допускает при обращении к данным заменить один сегмент на любой другой. Сегменты кода, стека и получателя строк всегда используют регистры CS, SS и ES и не могут быть изменены. Общий объем памяти, адресуемый в реальном режиме составляет 1048576 байт (0000:0000-F000:FFFF(00000-FFFFF)-логический адрес(физический адрес) в шестнадцатеричной системе счисления). Сегментный подход позволяет разделить всю память на 16 сегментов, начинающихся с адресов, кратных 64 Кбайт. Эти 16 сегментов называют страницами памяти. Обычно деление на страницы используется для совместного функционирования устройств, интерфейсы которых отображены на адресное пространство памяти; тогда каждое такое устройство использует одну страницу памяти, и адрес ячейки в адресном пространстве устройства будет совпадать со смещением в сегменте памяти компьютера. Так в компьютерах IBM PC страницы c 11 по 15 используются как «видеопамять»(адресное пространство видеоадаптера), а шестнадцатая страница(размещающаяся в адресах FFFF:0000 - FFFF:FFFF) получила название «области верхней памяти» (High Memory Area), которую впоследствии MS-DOS использовала для размещения своего ядра и буферов ввода-вывода, оставив больше «обычной» памяти прикладным программам. Таким образом реально доступная пользователю память составляет 640 Кбайт(первые 10 страниц).

Также в реальном режиме отсутствует защита памяти и разграничение прав доступа, поэтому он уже практически вышел из употребления. Является режимом по умолчанию для всех моделей процессоров семейства x86.

Защищённый режим (protected mode)

Более совершенный режим, первые появившийся в процессоре 80286 и в дальнейшем многократно улучшавшийся. Имеет большое количество подрежимов, по которым можно проследить эволюцию семейства ЦП. В этом режиме поддерживается защита памяти, контексты задач и средства для организации виртуальной памяти. Аналогично реальному режиму, тут также используется сегментированная модель памяти, однако уже организованная по другому принципу: деление на параграфы отсутствует, а расположение сегментов описывается специальными структурами (таблицами дескрипторов), расположенными в оперативной памяти. Помимо базового адреса сегмента дескрипторы содержат размер сегмента (точнее, максимально доступное смещение) и различные атрибуты сегментов, использующиеся для защиты памяти и определения прав доступа к сегменту для различных программных модулей. Существует два типа дескрипторных таблиц: глобальная и локальная. Глобальная таблица описывает сегменты операционной системы и разделяемых структур данных. Локальная таблица может быть определена для каждой конкретной задачи (процесса). Сегменты памяти также выбираются все теми же сегментными регистрами; однако вместо номера параграфа сегментный регистр содержит специальную структуру (селектор), содержащую индекс дескриптора в таблице. Сам же дескриптор загружается из памяти во внутренний программно недоступный регистр (кеш), привязанный к каждому сегментному регистру и автоматически загружаемый в момент его модификации.

Каждый программный модуль, выполняемый в защищенном режиме определяется его сегментом кода, опысываемым регистром CS, который и определяет его привилегии по доступу к данным и другим модулям. Существует 4 уровня привилегий 0,1,2 и 3, называемых кольцами защиты. Кольцо 0 наиболее привилегированное. Оно предназначено для модулей ядра операционной системы. Кольцо 3 - наименее привилегированное, и предназначено для пользовательских программ. Кольца 1 и 2 используются лишь некоторыми операционными системами. Сегменты данных также имеют атрибуты прав доступа, дающие доступ только коду, имеющему такие же или более высокие привилегии. Система колец позволяет гибко распределять доступ к коду и данным.

Процессор 80386, появившийся в 1985 году, в отличие от своих предшественников стал 32-битным. В нем появилась возможность адресовать до 4GiB памяти, что позволило создавать сегменты памяти размером во все адресное пространство. Поэтому новые операционные системы использовали вырожденную модель организации памяти, когда все сегменты начинаются с нулевого адреса. Такая модель получила название плоской (flat memory model), и адрес задается одним целым 32-разрядным числом (хотя по сути он является смещением внутри вырожденного сегмента), а сами сегменты используются исключительно для организации защиты по кольцам привилегий.

Режим виртуального 8086 (virtual 8086 mode, V86)

Является подрежимом защищенного, но использует адресную модель, аналогичную реальному режиму. Применяется для запуска старых программ 8086 в среде современных операционных систем. В отличие от реального режима, где все программы имеют доступ ко всей памяти (кольцо 0), в режиме V86 программа выполняется в кольце 3 (наименее привилегированном), а особые ситуации и прерывания обрабатываются обычными процедурами защищенного режима.

Смешанные режимы

Сегментное MMU современных процессоров, несмотря на кардинальные различия двух его основных режимов, в обоих работает схожим образом. Это позволяет организовывать нестандартные режимы не описанные в официальной документации, но иногда очень полезные при написании программ. Поскольку известно, что внутренние кэши дескрипторов используются во всех режимах, и именно они используются для адресации памяти, при понимании логики их работы возможна загрузка в них нестандартных значений для текущего режима. В частности, можно создать дескрипторную таблицу в реальном режиме, установить флаг PE, загрузить сегментные регистры уже в защищенном режиме, а потом тут же сбросить флаг PE. До следующей перезагрузки сегментного регистра его кеш дескриптора будет содержать значение, соответствующее защищенному режиму, и если он был загружен должным образом, появится возможность адресации до 4GiB памяти. Подобные нестандартные режимы получили общее название Unreal mode и активно используются BIOS "ами персональных компьютеров. Следует отметить, что в процессоре 80286 также была возможность загрузки нестандартных значений дескрипторного кеша при помощи недокументированной команды LOADALL; что было особенно актуально, поскольку процессор 80286 не позволял сбрасывать флаг PE (из защищенного режима выходили с помощью сброса процессора, что сказывалось на производительности).

Страничная организация памяти

В процессорах начиная с 80386 появилось мощное MMU , позволяющее организовать отображение страниц памяти , что было еще одним поводом перехода на плоскую модель с приходом 32-разрядных вычислений. Используя трансляцию страниц операционная система может создать собственное линейное адресное пространство для каждого процесса; также каждая страница имеет атрибуты прав доступа. Только в отличие от сегментов, таких уровней существует только 2: пользователь и супервизор. Но для большинства современных операционных систем этого вполне достаточно. Следует отметить, что страничное MMU доступно только в защищенном режиме.

Расширения

PAE

В более поздних 32-разрядных процессорах (начиная с Pentium Pro) появилось PAE (Physical Address Extension) - расширение адресов физической памяти до 36 бит (возможность адресации 64 Гбайт ОЗУ). Это изменение не затронуло разрядности задач - они остались 32-битными.

MMX

Дополнительный «мультимедийный» (англ. Multi-Media eXtensions ) набор инструкций, выполняющих по несколько характерных для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видеоданных действий за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Обеспечивает только целочисленные вычисления.

SSE

3DNow!

Набор инструкций для потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности. Поддерживается процессорами AMD начиная с K6-2. Процессорами Intel не поддерживается.

Инструкции 3DNow! используют регистры MMX в качестве операндов (в один регистр помещается два числа одинарной точности), поэтому, в отличие от SSE, при переключении задач не требуется отдельно сохранять контекст 3DNow!.

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-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 x86-64, 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 лицензировать набор инструкций 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 объединённое именование AMD64/EM64T, когда речь заходит о 64-разрядных версиях их операционных систем Windows и Solaris соответственно. В то же время, поставщики программ для операционных систем GNU/Linux , BSD используют метки «x86-64» или «amd64», Mac OS X использует метку «x86_64», если необходимо подчеркнуть, что данное ПО использует 64-разрядные инструкции.

Виртуализация

Процессоры

Процессоры Intel

16-разрядный процессор i8086, был создан в июне 1978 года. Сначала работал на частотах 4,77 МГц, затем на 8 и 10 МГц. Изготавливался по технологии 3 мкм и имел 29 000 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.

Кроме того, в ядро Pentium II был добавлен блок MMX.

Celeron - упрощённая модификация процессоров Pentium II / III / IV / Core / Core 2 для построения недорогих компьютеров. Первый Celeron (ядро Covington, частоты 266/300 МГц) представлял собой Pentium II, лишенный кеша второго уровня и пластикового картриджа. Печатная плата также была упрощена. Такая упаковка получила название SEPP (Sinlge Edge Processor Package). В результате эти процессоры демонстрировали удручающе низкую производительность, хотя стоили очень недорого и легко прибавляли до 50 % частоты при разгоне. Все последующие варианты этого процессора имели интегрированный полночастотный кеш второго уровня. Основные отличия процессоров Celeron в объёме этого кэша и частоте шины, а также часто в увеличенной латентности доступа к кэш-памяти по отношению к оригинальному процессору.

Любопытный факт: вторая модификация Celeron (ядро Mendochino, частоты 300..533 МГц) на многих задачах демонстрировала более высокую производительность, чем равночастотный Pentium II. Это объяснялось тем, что маленький (128 Кбайт) кеш Mendochino располагался на одном кристалле с ядром и работал на частоте ядра, в то время как большой (512 Кбайт) кеш Pentium II находился достаточно далеко от ядра и работал на половинной частоте. Больше таких промашек фирма Intel не допускала, и все последующие Celeron гарантированно медленнее полноценных процессоров того же поколения.

Pentium III, изготовленный изначально по технологическому процессу 0,18 мкм, отличается от P2 главным образом добавлением инструкций SSE . Поздние процессоры этой серии изготавливались по технологическому процессу 0,13 мкм, получили интегрированную в кристалл ядра полночастотную кэш-память (сначала 256 Кбайт, затем - 512 Кбайт) и послужили прообразом процессоров архитектуры Pentium M . Выпускались в конструктивах как SECC/SECC2 (Slot 1), так и FCPGA-370 (PGA-370).

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. Позже дополнены поддержкой 64-битного кода.

После провала последнего поколения процессоров Pentium 4 на ядре Tejas, было решено обратиться к другой ветви продукции. В основе новых процессоров лежит переработанное ядро Pentium M . Таким образом, ядро P6, использованное ещё в процессорах Pentium Pro , продолжило свою эволюцию, нарастив частоту со 150 МГц до 3,2 ГГц и обзаведясь новой системной шиной, поддержкой многоядерности, мультимедийных инструкций.

Процессоры Core - это решение для ноутбуков, одно- и двухъядерное, исполняющее 32-битный код.

Процессоры Core 2 выпускаются как в настольном, так и мобильном исполнении, включают ряд микроархитектурных улучшений и способны исполнять 64-битный код. Количество ядер варьируется от одного до четырёх.

Core i3/Core i5/Core i7 /Core i9

Дальнейшее развитие идей, заложенных в процессорах Core 2. Сохранив основную конструкцию процессорных ядер, появившийся первым Core i7 получил модульную структуру, позволяющую легко варьировать их количество, встроенный контроллер памяти (трёхканальной DDR3 в высшем сегменте и двухканальной DDR3 в массовом) и новую шину, соединяющую процессор с чипсетом. Микроархитектурные улучшения позволяют Core i7 показывать повышенную производительность в сравнении с Core 2 на равных частотах. Большое внимание было уделено вопросу энергоэффективности нового процессора.

Позже появились более дешевые Core i5/i7 с двухканальным контроллером памяти и четырьмя ядрами, затем - Core i3/i5 с двумя ядрами и встроенным видеоядром. Ожидается и анонс более мощных процессоров с трехканальным контроллером памяти и шестью ядрами - Core i9.

Недорогие сверхэкономичные одно- и двухядерные процессоры, предназначенные для использования в так называемых сетевых компьютерах - нетбуках и неттопах (компьютерах, в которых вычислительная мощность пожертвована в пользу экономичности, бесшумности и малогабаритности). В основе - модифицированное ядро от первых Pentium, которое адаптировали под новый техпроцесс, добавили возможность исполнения 64-битного кода и мультимедийных инструкций, а также кэш-память второго уровня и поддержку многопоточного исполнения (SMT, аналог Hyper Threading). Для упрощения конструкции было решено отказаться от внеочередного исполнения команд, что не лучшим образом сказалось на производительности.

Семейство процессоров, ориентированных на серверы и многопоточные вычисления .

Первый представитель этого семейства базировался на архитектуре Pentium II, представлял собой картдридж с печатной платой, на которой монтировались ядро, кэш-память второго уровня и тег кэша. Монтировался в гнездо Slot 2.

Современные Xeon-ы базируются на архитектуре Core2/Core i7.

Процессоры AMD

Клоны соответствующих процессоров от Intel. Обычно выпускались с максимальной частотой на ступеньку выше, чем у оригинала. Так, Am386DX выпускался с максимальной частотой 40 МГц, тогда как i386DX - 33 МГц. Вплоть до 486DX2-66 других различий между процессорами не было. Программно отличить эти процессоры было невозможно.

Клон i486. В то время, как Intel для i486 остановился на частоте 100 МГц, AMD выпускала процессоры с частотами до 133 МГц. Также они отличались увеличенным объёмом кэша первого уровня (16 Кбайт) и множителем (×4).

Аналоги Pentium. Первые процессоры, разработанные фирмой AMD самостоятельно. 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 значительно 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, приобретённом у NexGen. Данный процессор имел конструктив пятого поколения, однако относился к шестому поколению и позиционировался как конкурент Pentium II . Включал в себя блок MMX и несколько переработанный блок FPU . Однако данные блоки всё 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 AMD значительно испортили репутацию данного процессора.

Дальнейшее развитие ядра К6. 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 кэшу) и конкурировать К6-2 смогли лишь с Celeron. Процессор имел 64 Кбайт кэша первого уровня.

Более успешная в технологическом плане, чем K6-2, 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 Pentium III.

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

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

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

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

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

Более дешёвый (за счёт уменьшенного кэша второго уровня) вариант процессоров Athlon XP и Athlon 64.

Первые модели Sempron являлись перемаркированными чипами Athlon XP на ядре Thoroughbred и Thorton, имевшими 256 Кбайт кэша второго уровня, и работавшими на 166 (333 DDR) шине. Позднее под маркой Sempron выпускались (и выпускаются) урезанные версии Athlon 64/Athlon II, позиционируемые как конкуренты Intel Celeron. Все Sempron имеют урезанный кеш 2-го уровня; младие модели Socket 754 имели заблокированные Cool&quiet и x86-64 ; Socket 939 модели имели заблокированный двухканальный режим работы памяти.

Первый процессор, поддерживающий архитектуру x86-64 .

Первый несерверный процессор, поддерживающий архитектуру x86-64.

Продолжение архитектуры Athlon 64, имеет 2 вычислительных ядра.

Athlon FX

Имел 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.

Дальнейшее развитие архитектуры Athlon 64, выпускается в вариантах с двумя (Athlon 64 X2 Kuma), тремя (Phenom X3 Toliman) и четырьмя (Phenom X4 Agena) ядрами.

Первый выпуск - на базе ядра Joshua, доставшегося VIA вместе с командой разработчиков Cyrix .

Второй выпуск - с ядром Samuel, разработанным на базе так и не вышедшего IDT WinChip -3. Отличался отсутствием кэш-памяти второго уровня и, соответственно, крайне низким уровнем производительности.

Третий выпуск - с ядром Samuel-2, улучшенной версией предыдущего ядра, оснащённой кэш-памятью второго уровня. Процессор выпускался по более тонкой технологии и имел сниженное энергопотребление. После выпуска этого ядра бренд «VIA Cyrix III» окончательно уступил место «VIA С3».

Четвёртый выпуск - с ядром Ezra. Был также вариант Ezra-T, адаптированный для работы с шиной, предназначенной для процессоров Intel с ядром Tualatin . Дальнейшее развитие в направлении энергосбережения.

Дальнейшее развитие VIA C3. Ядро Esther (C5J), корпусировка - nanoBGA2 (21×21 мм), впаивается прямо на плату . Добавлены аппаратная поддержка Secure Hash SHA-1 и SHA-256 и шифрования RSA , поддержка NX-bit , поддерживаются MMX , SSE , SSE2 и SSE3 . Дальнейшее снижение энергопотребления при рабочих частотах до 2 ГГц. Собственная системная шина (VIA V4 800 МГц) для связи с чипсетом. Выпускается также в мобильном (VIA C7-M) и десктопном (VIA C7-D) исполнении.

VIA Eden ESP

Интегрированное решение, включающее в себя процессор VIA C3 c ядром Nehemiah C5P и северный мост чипсета со встроенной UMA-графикой. Отличается крайне низким энергопотреблением (до 7 Вт при частоте 1 ГГц). Выпускается с частотами от 300 МГц (VIA Eden ESP 3000) до 1 ГГц (VIA Eden ESP 10000). Совместимые южные мосты - VT8235M, VT8237R+ (с поддержкой SATA), VT8251 (2×1 PCI-E) и VIA 686B.

Дальнейшее развитие идей VIA Eden ESP. Выпускается в двух вариантах - VIA Mark и VIA Luke, отличающихся интегрированным видеоядром, поддерживаемым типом памяти и рабочими частотами. Для VIA Mark - это S3 Graphics ProSavage4 / SDR PC133 / 533/800 МГц, а для VIA Luke - VIA UniChrome Pro / DDR PC3200 / 533/800/1000 МГц. Совместимые южные мосты: VT8235M, VT8237R+ (с поддержкой SATA), VT8251 (2×1 PCI-E) и VIA 686B.

Первый x86-64 процессор VIA на ядре Isaiah. Контактно-совместим с VIA C7. Выпускается с частотами от 1 ГГц до 1,8 ГГц. Энергопотребление модели 1,6 ГГц - до 17 Вт при полной загрузке. Среди нововведений - внеочередное исполнение инструкций. Позиционируется как конкурент Intel Atom .

Процессоры NEC

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

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

Процессоры NexGen

В марте 1994 был представлен процессор NexGen Nx586. Он позиционировался как конкурент Pentium, однако изначально не имел встроенного сопроцессора. Использование собственной шины повлекло за собой необходимость применения собственных чипсетов, NxVL (VESA Local Bus) и NxPCI 820C500 (PCI), и ни с чем несовместимого процессорного гнезда. Чипсеты разрабатывались совместно с VLSI и Fujitsu. Nx586 был суперскалярным процессором и мог исполнять по две инструкции за такт. Кэш L1 был раздельным (16 Кбайт под инструкции + 16 Кбайт под данные). Контроллер кэша L2 был интегрирован в процессор, сам же кэш находился на материнской плате. Так же, как и Pentium Pro, Nx586 внутри был RISC-процессором. Отсутствие поддержки инструкций CPUID в ранних модификациях этого процессора приводило к тому, что программно он определялся как быстрый 386 процессор. С этим же было связано то, что Windows 95 отказывался устанавливаться на компьютеры с такими процессорами. Для решения этой проблемы применялась специальная утилита (IDON.COM), представлявшая Nx586 для Windows как 586 class CPU. Nx586 выпускался на мощностях IBM.

Был также разработан сопроцессор Nx587 FPU, который монтировался на заводе поверх кристалла процессора. Такие «сборки» получили маркировку Nx586Pf. При обозначении производительности Nx586 использовался P-rating - c PR75 (70 МГц) до PR120 (111 МГц).

Следующее поколение процессоров NexGen, которое так и не было выпущено, однако послужило основой для AMD K6.

x86 или x64: Что это значит?

Наверняка многих эти обозначения заводят в тупик, и сегодня из него мы и будем выбираться.

На самом деле x86, x64 – всего лишь обозначения разрядности операционной системы, измеряемой в битах (32 и 64 бита соответственно). Есть, к слову, и 16 бит – но встретить процессоры, понимающие только эту разрядность уже довольно сложно. Для этого надо вернуться лет на 10 назад. В любом случае “познакомить” их с x86 или x64 системами не получится.

Для чего это всё ?

Всё это позволяет определить разрядность чисел с которыми процессор вашего ПК будет иметь дело. И по этой причине под x86 или x64 системы имеются свои версии программ, драйверов и тому подобного.

Более высокая разрядность (x64) позволяет, помимо прочих моментов, позволяет заметно повысить точность вычислений. Но такой нужды у рядового пользователя нет и единственный момент, ради которого ему стоит использовать 64-разрядную систему – если оперативной памяти в компьютере свыше 4-х гигабайт.

Дело в том, что 32-разрядные системы не “видят” более 4-х гигабайт оперативки.

Так что в итоге: x86 или x64 ?

Если у вас имеется 4 Gb оперативной памяти или меньше – 32-х битной (x86) системы вам будет достаточно. В ином случае используйте x64.

Так что теперь у вас есть проблема, если вы пишете библиотеку, которая будет использоваться как кодом старой школы, написанным с wchar_t , определённым как псевдоним для unsigned short , так и кодом новой школы, написанным с wchar_t как отдельным внутренним типом. Какой тип данных вам нужно использовать для строковых параметров?

Это перевод The sad history of Unicode printf-style format specifiers in Visual C++ .

Windows реализовала Unicode раньше, чем большинство других операционных систем. В результате решения Windows для многих проблем отличаются от решений, принятых теми, кто подождал, когда пыль осядет¹. Самым ярким примером этого является использование Windows UCS-2 в качестве кодировки Unicode. Тогда это была кодировка, рекомендованная консорциумом Unicode, потому что Unicode 1.0 поддерживал только 65"536 символов². Консорциум Unicode передумал пять лет спустя, но к тому времени было уже слишком поздно для Windows, которая уже выпустила Win32s, Windows NT 3.1, Windows NT 3.5, Windows NT 3.51 и Windows 95 - все из которых использовали UCS-2³.

Но сегодня мы поговорим о строках формата в стиле printf .

Это перевод If FlushInstructionCache doesn’t do anything, why do you have to call it, revisited .

Предполагается, что вы будете вызывать функцию FlushInstructionCache , когда вы генерируете или модифицируете исполняемый код в run-time - чтобы процессор при выполнении вашего сгенерированного/модифицированного кода читал бы написанные вами инструкции, а не старые инструкции, которые могут остаться в кеше команд процессора.

Ранее мы узнали, что . Это потому, что простого вызова функции было достаточно, чтобы очистить кэш команд.

Но в Windows NT функция FlushInstructionCache выполняет реальную работу, поскольку ей необходимо уведомить все остальные процессоры о необходимости очищать их кэши.

Однако если вы посмотрите на Windows 10, то вы обнаружите, что функция FlushInstructionCache выглядит как версия для Windows 95: она ничего не делает .

В чём тут дело?

Множество пользователей при установке на свой персональный компьютер операционной системы Windows искренне недоумевают, какую из версий платформы выбрать - x64 или x86? И вообще, что на самом деле означают указанные сокращения?

Программы с x64 или x86: разница есть

Как уже было сказано выше, как правило, сопровождаются странными аббревиатурами. Однако вы можете увидеть их и во время скачивания различных программ, которые тоже часто предоставляют пользователю право выбрать версию x64 или x86. Давайте вместе попробуем разобраться во всех числовых загадках. Начнем с того, что в мире компьютеров существуют различные типы процессоров, которые имеют разную архитектуру. Выражение о движении семимильными шагами как нельзя лучше подходит к отрасли компьютерных чипов, но особенно быстро развиваться и совершенствоваться процессоры начали в последнее десятилетие.

Откуда повелось

Когда-то в начале своего пути вычислительные чипы позволяли пользователю работать
с операционными системами и программами на 16-битной основе, позже им в помощь пришли более совершенные 32-битные аналоги, теперь же прогресс уже смог коснуться 64-битных архитектур и даже серьезно их распространить по миру.
Вы, уважаемые читатели, вряд ли сегодня найдете компьютеры, которые поддерживают 16-битные программы, а новые PC выпускаются, как правило, с самой современной архитектурой и поставляются уже с 64-битными операционными системами.

Пионером в сфере разработки 64-битных вычислительных чипов считается компания AMD. Поэтому разработчики программного обеспечения обобщают подобные процессоры под общим именем "Amd64". Важно понять, что такое обозначение не значит, что игры, в характеристиках которых указан пункт amd64, не будут запускаться на компьютерах под управлением 64-битных процессоров авторства компании Intel.

В описанном случае речь идет об обычном обобщении, которому удалось прочно войти в практику. Сами сокращения x64 или x86 соответствуют именно разной архитектуре процессоров - 64 или 32 соответственно. Если говорить о применении этих обозначений к современным операционным системам, то они обозначают разрядность.

Как узнать x64 или x86 ОС установлена на ПК?

Часто пользователи пытаются определить, какая разрядность или, другими словами, тип операционной системы установлен на их компьютере в настоящий момент. Чтобы решить поставленную задачу, необходимо навести курсор мыши на значок «Компьютер» на рабочем столе (стандартный для системы Windows) и кликнуть по нему один раз правой кнопкой.

Далее в открывшемся контекстном меню следует выбрать «Свойства». После проделанных действий перед вами должно открыться окно с полным списком характеристик вашего компьютера, а также установленной операционной системы. Таким образом, вы сможете увидеть один из пары вариантов: 32-разрядная операционная система или 64-разрядная.

Вот таким нехитрым образом мы разобрались, как проверить, x86 или x64 программы следует устанавливать. Далее необходимо сказать, что особенность 64-битных программ заключена в их невероятной производительности, но с другой стороны - они слишком требовательны по отношению к памяти. Вот оно, подтверждение правила о том, что все хорошо в меру: установка 64-битной операционной системы на слабый ноутбук с парой гигабайт ОЗУ и 32-битным классическим процессором - это ошибка, однако, с другой стороны, 32-разрядные программы и системы не в силах видеть свыше 3 Гб ОЗУ. В случае, если в вашем распоряжении имеется персональный компьютер, оперативная память у которого равна 4 и более гигабайтам, можете смело устанавливать 64-разрядную Windows-платформу, соответственно, программы также должны быть 64-битные. Программы такого типа используют ресурсы, имеющиеся на компьютере, по максимуму, По сути, актуальный вопрос о том, что лучше - windows x86 или x64, сформулирован не вполне корректно, так как обе платформы хороши, а выбор необходимой определяется конфигурацией отдельно взятого компьютера.

В настоящее время из-за нерешенности некоторых вопросов, над которыми бьются разработчики и инженеры всего мира, вышло так, что у самой совершенной платформы Windows x64, кроме множества неоспоримых преимуществ, о которых мы говорили
выше, есть и ряд недостатков, о которых тоже не следует забывать. Начнем с того, что, если вы пользуетесь своим компьютером достаточно давно и имеете ряд комплектующих, которые вас уже многие годы не подводили, есть вероятность, что с переходом на 64-разрядную версию операционной системы найти драйверы для указанных устройств может быть довольно проблематично. Дело в том, что разработчики всевозможных гаджетов не очень охотно выпускают обновления для продуктов, которые были сняты с производства, тем самым пытаясь стимулировать клиентов приобретать новую технику. И тут уж мало кто прислушается к аргументу, будто ваш сканер или принтер лучше всех на свете.

Мы уже отмечали, что Windows x64 потребляет больше ресурсов, однако следует сказать, что все программы для 64-разрядной среды также начинают «желать большего». И наконец, если вы решите установить неподписанный потребует ряда дополнительных действий.

На другой чаше весов лежит доступ ко всем ресурсам установленной на компьютере ОЗУ. При наличии Windows x64 даже некоторые 32-битные программы могут воспользоваться доступом к 4 ГБ ОЗУ, например игры "Сталкер" и "Готика". Для сравнения: в среде 32-битной операционной системы игры и программы получают доступ к 2 Гб памяти, и в крайне редких случаях - к 3 Гб.

Некоторые авторы утверждают, что, независимо от того, какую платформу - x64 или x86 - выберет пользователь, быстродействие программ останется на одном уровне. Весьма сложно опровергнуть это мнение полностью, ибо показатели быстродействия зависят от целого ряда обстоятельств и факторов, однако практикой доказано, что программы для обработки звука и видео, а также архиваторы и ряд профессиональных программ начинают вести себя намного активнее.

Если с дилеммой «x86 или x64: что ставить» вы окончательно определились в пользу последней, однако не хотите расставаться со старыми добрыми программами, вам следует знать, что 99 процентов 32-битных приложений без снижения производительности и любых проблем работают в 64-битной среде. Что касается производительности в играх, то она прежде всего зависит от показателей вашего видеодрайвера.

Мы уже точно знаем, как определить x86 или x64, но остался ряд мелочей, о которых тоже стоит упомянуть. К примеру, мы уже узнали практически все о разрядности, кроме определения этого термина, поэтому заметим, что разрядностью называют способность обрабатывать одновременно определенное количество информации, которая измеряется в битах.

Недостижимая граница

Интересно, что у 64-разрядной архитектуры также есть свои пределы касательно воспринимаемой оперативной памяти: x64 не может увидеть более 192 Гб ОЗУ. Еще один любопытный момент: натуральный объем 64-разрядных приложений, как
правило, на 20-40% больше, чем у 32-разрядных аналогов, однако не стоит сразу же бежать за новым жестким диском, ведь данное правило не распространяется на такие развлекательные материалы, как видеоролики (кинофильмы) или музыку.

Отдельно следует обсудить судьбу ПК с 4 гигабайтами ОЗУ. Вот в чем штука: с одной стороны, 32-разрядные ОС видят только 3 Гб памяти, и выбор в пользу 64х кажется очевидным, однако не забывайте, что Windows x64 просто для того, чтобы заставить себя работать, потребует вдвое больше ОЗУ, чем ее 32-разрядная «сестра», и победа в таком случае кажется весьма неоднозначной. В таких условиях выбор должен определяться не математическим подсчетом, а вашими потребностями и теми задачами, которые вы намерены ставить перед компьютером. И не ждите внешних эффектов, ведь с точки зрения дизайна 32 и 64-разрядные операционные системы идентичны.

Новости от Adobe

Если вы художник или дизайнер, огорчим вас или порадуем недавним заявлением компании Adobe о том, что все современные приложения Adobe CS5 станут исключительно 64-битными. Другими словами, Dreamweaver CS5, Photoshop CS5 и тому подобные знаменитые приложения смогут запуститься исключительно на 64-битной системе. 32-битная платформа их просто не распознает.

Вот мы и разобрались, как узнать, x64 или x86 система у вас установлена, и какой вариант выбрать. Как видите, все оказалось не слишком сложно и отняло всего несколько минут вашего времени. Важно понять, что в данном случае отличия исключительно внутренние, и определить с максимальной точностью, чего именно вы хотите от персонального компьютера, что он для вас - рабочий инструмент или друг, который дарит вам развлечения. Если ПК будет настроен наилучшим образом, его способности преобразятся.

В наше время существует две самые популярные архитектуры процессоров. Это x86, которая была разработана еще 80х годах и используется в персональных компьютерах и ARM - более современная, которая позволяет сделать процессоры меньше и экономнее. Она используется в большинстве мобильных устройств или планшетов.

Обе архитектуры имеют свои плюсы и минусы, а также сферы применения, но есть и общие черты. Многие специалисты говорят, что за ARM будущее, но у нее остаются некоторые недостатки, которых нет в x86. В нашей сегодняшней статье мы рассмотрим чем архитектура arm отличается от x86. Рассмотрим принципиальные отличия ARM или x86, а также попытаемся определить что лучше.

Процессор - это основной компонент любого вычислительного устройства, будь то смартфон или компьютер. От его производительности зависит то, насколько быстро будет работать устройство и сколько оно сможет работать от батареи. Если говорить просто, то архитектура процессора - это набор инструкций, которые могут использоваться при составлении программ и реализованы на аппаратном уровне с помощью определенных сочетаний транзисторов процессора. Именно они позволяют программам взаимодействовать с аппаратным обеспечением и определяют каким образом будут передаваться данные в память и считываться оттуда.

На данный момент существуют два типа архитектур: CISC (Complex Instruction Set Computing) и RISC (Reduced Instruction Set Computing). Первая предполагает, что в процессоре будут реализованы инструкции на все случаи жизни, вторая, RISC - ставит перед разработчиками задачу создания процессора с набором минимально необходимых для работы команд. Инструкции RISC имеют меньший размер и более просты.

Архитектура x86

Архитектура процессора x86 была разработана в 1978 году и впервые появилась в процессорах компании Intel и относится к типу CISC. Ее название взято от модели первого процессора с этой архитектурой - Intel 8086. Со временем, за неимением лучшей альтернативы эту архитектуру начали поддерживать и другие производители процессоров, например, AMD. Сейчас она является стандартом для настольных компьютеров, ноутбуков, нетбуков, серверов и других подобных устройств. Но также иногда процессоры x86 применяются в планшетах, это довольно привычная практика.

Первый процессор Intel 8086 имел разрядность 16 бит, далее в 2000 годах вышел процессор 32 битной архитектуры, и еще позже появилась архитектура 64 бит. Мы подробно рассматривали в отдельной статье. За это время архитектура очень сильно развилась были добавлены новые наборы инструкций и расширения, которые позволяют очень сильно увеличить производительность работы процессора.

В x86 есть несколько существенных недостатков. Во-первых - это сложность команд, их запутанность, которая возникла из-за длинной истории развития. Во-вторых, такие процессоры потребляют слишком много энергии и из-за этого выделяют много теплоты. Инженеры x86 изначально пошли по пути получения максимальной производительности, а скорость требует ресурсов. Перед тем, как рассмотреть отличия arm x86, поговорим об архитектуре ARM.

Архитектура ARM

Эта архитектура была представлена чуть позже за x86 - в 1985 году. Она была разработана известной в Британии компанией Acorn, тогда эта архитектура называлась Arcon Risk Machine и принадлежала к типу RISC, но затем была выпущена ее улучшенная версия Advanted RISC Machine, которая сейчас и известна как ARM.

При разработке этой архитектуры инженеры ставили перед собой цель устранить все недостатки x86 и создать совершенно новую и максимально эффективную архитектуру. ARM чипы получили минимальное энергопотребление и низкую цену, но имели низкую производительность работы по сравнению с x86, поэтому изначально они не завоевали большой популярности на персональных компьютерах.

В отличие от x86, разработчики изначально пытались получить минимальные затраты на ресурсы, они имеют меньше инструкций процессора, меньше транзисторов, но и соответственно меньше всяких дополнительных возможностей. Но за последние годы производительность процессоров ARM улучшалась. Учитывая это, и низкое энергопотребление они начали очень широко применяться в мобильных устройствах, таких как планшеты и смартфоны.

Отличия ARM и x86

А теперь, когда мы рассмотрели историю развития этих архитектур и их принципиальные отличия, давайте сделаем подробное сравнение ARM и x86, по различным их характеристикам, чтобы определить что лучше и более точно понять в чем их разница.

Производство

Производство x86 vs arm отличается. Процессоры x86 производят только две компании Intel и AMD. Изначально эта была одна компания, но это совсем другая история. Право на выпуск таких процессоров есть только у этих компаний, а это значит, что и направлением развития инфраструктуры будут управлять только они.

ARM работает совсем по-другому. Компания, разрабатывающая ARM, не выпускает ничего. Они просто выдают разрешение на разработку процессоров этой архитектуры, а уже производители могут делать все, что им нужно, например, выпускать специфические чипы с нужными им модулями.

Количество инструкций

Это главные различия архитектуры arm и x86. Процессоры x86 развивались стремительно, как более мощные и производительные. Разработчики добавили большое количество инструкций процессора, причем здесь есть не просто базовый набор, а достаточно много команд, без которых можно было бы обойтись. Изначально это делалось чтобы уменьшить объем памяти занимаемый программами на диске. Также было разработано много вариантов защит и виртуализаций, оптимизаций и многое другое. Все это требует дополнительных транзисторов и энергии.

ARM более прост. Здесь намного меньше инструкций процессора, только те, которые нужны операционной системе и реально используются. Если сравнивать x86, то там используется только 30% от всех возможных инструкций. Их проще выучить, если вы решили писать программы вручную, а также для их реализации нужно меньше транзисторов.

Потребление энергии

Из предыдущего пункта выплывает еще один вывод. Чем больше транзисторов на плате, тем больше ее площадь и потребление энергии, правильно и обратное.

Процессоры x86 потребляют намного больше энергии, чем ARM. Но на потребление энергии также влияет размер самого транзистора. Например, процессор Intel i7 потребляет 47 Ватт, а любой процессор ARM для смартфонов - не более 3 Ватт. Раньше выпускались платы с размером одного элемента 80 нм, затем Intel добилась уменьшения до 22 нм, а в этом году ученые получили возможность создать плату с размером элемента 1 нанометр. Это очень сильно уменьшит энергопотребление без потерь производительности.

За последние годы потребление энергии процессорами x86 очень сильно уменьшилось, например, новые процессоры Intel Haswell могут работать дольше от батареи. Сейчас разница arm vs x86 постепенно стирается.

Тепловыделение

Количество транзисторов влияет еще на один параметр - это выделение тепла. Современные устройства не могут преобразовывать всю энергию в эффективное действие, часть ее рассеивается в виде тепла. КПД плат одинаковый, а значит чем меньше транзисторов и чем меньше их размер - тем меньше тепла будет выделять процессор. Тут уже не возникает вопрос ARM или x86 будет выделять меньше теплоты.

Производительность процессоров

ARM изначально не были заточены для максимальной производительности, это область преуспевания x86. Отчасти этому причина меньше количество транзисторов. Но в последнее время производительность ARM процессоров растет, и они уже могут полноценно использоваться в ноутбуках или на серверах.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели чем отличается ARM от x86. Отличия довольно серьезные. Но в последнее время грань между обоими архитектурами стирается. ARM процессоры становятся более производительными и быстрыми, а x86 благодаря уменьшению размера структурного элемента платы начинают потреблять меньше энергии и выделять меньше тепла. Уже можно встретить ARM процессор на серверах и в ноутбуках, а x86 на планшетах и в смартфонах.

А как вы относитесь к этим x86 и ARM? За какой технологией будущее по вашему мнению? Напишите в комментариях! Кстати, .

На завершение видео о развитии арихтектуры ARM: