详解服务器、磁盘和网卡知识

详解服务器、磁盘和网卡知识,第1张

本文主要介绍服务器的概念、常见的服务器技术和架构组成,此外将详细介绍磁盘、RAID知识,网卡概念、分类和主流厂商和产品,内容大致分为3部分。

第1章、服务器通用基础知识

简单来说,服务器就是在网络中为其他客户机提供服务的计算机;具有高性能、高可靠、高IO数据传输能力等特点,企业从基础的邮件、打印到核心应用如ERP、数据库等业务,再到我们所熟悉的互联网业务,创新大数据服务、天气预报HPC高性能计算等都离不开大规模服务器的支持。


服务器主要由CPU、内存、硬盘、模组、RAID卡组成,配合电源、主板、机箱等基础硬件组成。



CISC :主要是两家,包括IntelCPU(非安腾系列)、AMD CPU。

RISC: 服务器领域主要是IBM Power系列、Sun Spark系列,消费级的代表是ARM架构的CPU。


2017年7月,Intel正式发布了代号为Purley的新一代服务器平台,包括代号为Skylake的新一代Xeon CPU,命名为英特尔至强可扩展处理器(Intel Xeon Scalable Processor,SP),也宣告了延续4代的至强E5/E7系列命名方式的终结。

Xeon至强可扩展处理器不再以E7、E5的方式来划分定位,而代之以铂金(Platinum)、金(Gold)、银(Silver)、铜(Bronze)的方式。Skylake是新命名方式的第一代产品,Cascade Lake是是二代,共用Purley平台。




大型机 :普通人很少接触,用于大规模计算的计算机系统大型机通常用于政府、银行、交通、保险公司和大型制造企业。特点是处理数据能力强大、稳定性和安全性又非常高

小型机 :往往应用于金融、电力、电信等行业,这些用户看重的是Unix *** 作系统和专用服务器RAS特性、纵向扩展性和高并发访问下的出色处理能力。这些特性是普通的X86服务器很难达到的,所以在数据库等关键应用一般都采用“高大贵”的小型机方案。

x86服务器 :采用CISC架构处理器。1978年6月8日,Intel发布了一款新型的微处理器8086,意味着x86架构的诞生,而x86作为特定微处理器执行计算机语言的指令集,定义了芯片的基本使用规则。

ARM服务器 :ARM全称为Advanced RISC Machine,即进阶精简指令集机器。ARM是RISC微处理器的代表作之一,最大的特点在于节能。



C/S是Client/Server的缩写,服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机,并采用大型数据库系统,如Oracle、Sybase、Informix或 SQLServer,客户端需要安装专用的客户端软件。

B/S是Browser/Server的缩写,客户机只要安装浏览器(Browser),如Netscape Navigator或Internet Explorer,服务器安装Oracle、Sybase、Informix或 SQLServer等数据库。在这种结构下,用户界面完全通过浏览器实现,一部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在服务器端实现。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。

















网卡在TCP/IP的模型中,工作在物理层和数据链路层,用来接收和发送数据。除了数据的收发,网卡还有一些其他功能:

1、代表固定的地址: 数据发送出去,发给谁,又从哪里接收。这都是通过IP区分的

2、数据的封装、解封: 比如寄一封信,信封里的信纸是data,信封是帧头和帧尾。

3、链路管理 :因为以太网是共享链路的,在使用时候可能会有其他人也在发送数据。如果同时发送,就会产生冲突,这就要求在发送的时候,检测链路的状态是否空闲;

4、数据的编码和译码 :在物理介质中,传送的是电平或光信号。这时就需要将二进制数据转换成电平信号或光信号。

5、发送和接收数据



我们再来说说网卡的分类。随着计算机网络技术的飞速发展,为了满足各种环境和层次的应用,出现了不同类型的网卡。

总线分类 :PCIe、USB、ISA、PCI,ISA/PCI等总线是比较早期的网络总线,现在已很少用了,USB接口的网卡主要用在消费级电子中。

结构形态:集成网卡(LOM)、PCIe标卡网卡、Mezz卡。

应用类型 :按网卡所应用的的计算机类型来区分,可以将网卡分为应用于工作站的网卡和应用于服务器的网卡。




电口,PC上常见到的那种网口接口,这种接口叫RJ45,使用的是普通的网线

光口,用于连接光模块,网卡上用于插光模块的接口,我们叫光笼子。

光模块按封装形式,可以分为SFP+、SFP28、QSFP+,其中SFP+和SFP28在结构外观上是一致的,可以相互兼容,只是SFP28支持的速率更高,可以达到25G,而SFP+一般只到10G。QSFP+在外观形态上与SFP+差异很大,两者不兼容。QSFP+应用在40G以上速率上。

DAC线缆是直连铜缆,这种铜缆的模块头是和线缆一体的,不需要再配置光模块。电缆的衰减大,一般只有1m,3m,5m长度的,但价格便宜,是短距离传输的最佳解决方案。

AOC叫做有源光缆,一根AOC线缆相当于两个光模块+光纤,也是一体的,这种线缆数据传输可靠性高,但价格贵。

相比x86,IBM的Power架构和Sun的SPARC架构都曾有着很明显的性能优势。但时至今日,已经接近40岁的x86架构占据了超过90%的服务器市场。根源来看,是由于封闭系统和企业属性不符,盲目的追求生态会让推第三方到竞争对手的怀抱。这也是更开放的x86架构如今枝繁叶茂的原因。
Power高处不胜寒
1980年,IBM创新的推出了全球第一台基于RISC(精简指令集)架构的原型机,RISC对于CISC(复杂指令集)在高性能领域优势明显。而1994年,IBM基于此推出PowerPC604处理器,其强大的性能在当时处于全球领先地位。
在高端领域,Power架构具备大规模SMP系统性能,其可以保障内存在访问任意一枚CPU时速度是一致的。而x86则是采用了NUMA结构,CPU和内存分区,这就意味着在访问自己部分的内存速度飞快,而其他部分内存速度要慢不少。也正是因此,4路以上的x86服务器相对较少。
硬件方面,Power系统在可靠性、可用性和可维护性的方面的出色表现使得 IBM从芯片到系统所设计的整机方案有着独有的优势。Power架构的处理器在超算、大型企业的UNIX服务器等多个方面应用也十分成功。
IBM的Power架构 强大却不亲民
在软件方面,其专用的AIX系统在稳定性、软件方案集成度和厂商技术支持能力方面都要更强。由于用户选一平台主要看软件需求,一般对数据保护和724小时不宕机等有所要求,power架构的稳定性和运维等方面相对更优。
但是,Power系列的问题也十分明显,那就是价格太不亲民,技术也赶不上环境的变化。
在云计算兴起后,随着分布式系统逐渐成熟,系统对小型机的依赖开始降低,改为依靠集群提供,性能也可实现分布式处理。而更为关键的是,IBM的全套服务尽管稳定性优秀,但却影响了Power架构对其他商家的吸引力。
Sparc:流水无情恋落花
除了Power外另一个在Unix系统中表现极为活跃的架构就是SPARC(Scalable Processor ARChitecture,可扩展处理器架构)。同样在是上世纪80年代,Sun公司首先提出了RISC处理器体系架构SPARC。并且在1989年,Sun将采用了该架构的SPARC处理器应用于高性能工作站及服务器上。该架构的开放性和risc体系的特点很快让其成为了国际流行的架构。
SPARC有意 市场无情
为了扩大SPARC的影响力并作出进一步优化,1989年“SPARC International”组织成立,帮助进行SPARC架构标准管理,而该组织的会员包括了很多全球知名的公司和机构,比如如欧空局、欧比特、摩托罗拉、东芝、富士通、Aeroflex Gaisler等,以及2009年收购了Sun的Oracle。
SPARC架构的成功和Sun旗下的Solaris系统有着分不开的关系。当计算机系统庞大、用户数量巨大增加时,基于Unix *** 作系统打造的 Solaris能更好地利用计算机资源,是所有商业版中最可靠最完善的版本。而依赖SPARC架构和Solaris系统的性能和可靠性,其占领了服务器高端市场。Sun的另一个更为知名的产品是Java,虽然在上世纪90年代为智能家电开发的Java并没有为其带来相应的回报,但已成为今天移动时代最重要的开发语言。
如此强大的实力本应统领服务器市场,但遗憾的是,在微软和英特尔组成Wintel联盟之后,两者凭借自身在各自市场的规模效应,使得采用Wintel产品的服务器厂商可以通过低廉的价格大肆抢占中低端市场。而当Sun醒悟过来,通过开源等方式想要挽回败局时为时已晚。
Solaris系统已经被Oracle裁撤
最终,市值曾超2000亿美元的Sun以74亿美元卖给了Oracle。表面上看,Oracle的各种软件和SPARC架构的完美兼容大可以让这一架构起死回生。可是事实并不尽如人意,Oracle在2010年放弃了开源项目OpenSolaris;去年年底,Oracle宣布Solaris *** 作系统将被裁撤,SPARC架构最大的优势仅剩下和Oracle软件的兼容性。
而且Sun旗下产品线众多,SPARC架构仅仅依靠Oracle根本无法走远,而能够不计竞争关系合作研发的企业少之又少,SPARC架构如今的局面就变得十分尴尬。
x86依靠生态称霸市场
与Power和SPARC在高性能领域的风生水起不同,x86架构是天生的小屌丝。1978年他出生的那年,英特尔还只是一个普通的科技公司。可是x86架构随同其cisc指令集却开启了一个新的时代。
x86架构在服务器领域本无优势
尽管在最初的几年,x86并没有引发太大的震动,但是三年后,x86架构得到IBM PC的应用,并很快成为了全球个人计算机的标准平台,成为史上最成功的CPU架构,Intel如今的地位很大程度上是借助x86架构帮助。
很快,x86架构处理器从桌面到笔记本、服务器、超级计算机和编写设备等多种平台得到发展,苹果在这期间就放弃了PowerPC专为使用x86架构。但是,X86 CPU采用的cisc指令集却有着自己的问题。
CISC指令集的固有问题在于CPU执行大多数是在访问存储器中的数据,这拖慢了整个系统的速度。而RISC系统则往往具有很多个通用寄存器,采用重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术让寄存器资源充分利用。X86架构计算机利用效率低,执行速度慢的缺点在高性能领域暴露无遗。
再者,CISC指令采用顺序串行执行,每条指令中的 *** 作也是按照顺序串行执行,其优点在于控制简单。问题在于如果遇到复杂的指令,那么整体运行速度较慢而且过程复杂。
CISC与RISC指令集对比
今天的x86 CPU中已融入了解码的功能,其将长度不定的x86指令转换为长度固定的类似于RISC指令,然后将其交给RISC内核进行处理。解码包括了硬件解码和微解码两种,简单的x86指令采用硬件解码速度较快,而复杂的指令则需要微解码,将其分成若干条简单指令后才进行执行。目前,x86架构的最大优势在于单条指令功能强大,指令数少速度较快;而由于指令数少,高频率运行时也不需要很大的宽带占用往CPU传输指令。
x86的成功是因为英特尔不做服务器
x86之所以可以赢得市场主要原因在于其是一个十分开放的架构。IBM和SUN当年都是从芯片到服务器到系统一手包办的公司。而英特尔则是一个十分纯粹的芯片厂商,其业务仅与AMD等少数芯片生产者存在竞争,这就使得服务器厂商不用忌惮与之发生竞争关系。
SOC不弱 只怪三星太强
就像今天的手机市场,尽管三星也有很强的芯片设计制造能力,但是除了魅族以外,没有一家手机商使用三星的SOC。英特尔与全球大多数的设备生产商的合作在保证了英特尔出货批量的同时,将良品率提升并降低成本从而进一步推高了x86架构在市场的占有率。
x86的成功是因为英特尔不做服务器
单从性能来看,无论Power还是SPARC架构都可以击溃x86,可是最终能够赢下来的却偏偏是"最弱"的x86架构。这并非劣币淘汰良币,而是市场竞争的选择,根源上讲,x86的成功在于英特尔根本不碰服务器。
IBM很强,这一点在英特尔还只是个普通小公司的时候就已经是事实了。可是强大的IBM大包大揽,无论大型机、小型机、芯片还是系统全都亲自上阵,这样做在安全和稳定性方面确实有自己的优势,而在金融领域也确实让大型机受益匪浅,可这么做无异于断了自己单个产品的生路。试问,小型机领域除了IBM有哪家服务器生产厂商愿意用Power架构芯片呢?那不就是相当于给竞争对手IBM的小型机送钱吗?
英特尔的成功在于知道什么不该碰
而研发了SPARC架构的Sun也是犯了这个错误,Sun在最辉煌的时候不仅有SPARC和java,服务器、工作站、个人计算机等多种设备至今依然占据部分市场。可是SPARC架构想要发展必须依托于设备生产商的认可,可谁会买竞争对手的账呢?
克己复礼,天下归仁
而英特尔的战术就非常的明确,专精于x86架构芯片,绝不碰设备生产。因此不论设备生产商、软件开发者或者系统开发者都可以与不存在利益竞争关系的英特尔合作。受益于此,x86架构的兼容性也越发强大,生态体系越发完善,这才成就了现如今市场占有率超过90%的一家独大局面,英特尔也借助x86架构一跃成为全球顶级的芯片提供商。
谷歌吃下了摩托罗拉 却赔的血本无归
其他领域,正面典型如高通,专注芯片研发甚至连生产厂都不建,依靠专利和技术就成为顶级科技企业;反面如一心想推安卓的谷歌,125亿美元收购摩托罗拉,三年后以29亿美元卖给联想;微软50亿美元收购诺基亚欲在移动端推广Windows系统,可如今无奈诺基亚改投安卓旗下。
克己复礼,天下归仁,孔子的话用在现如今的市场之中依然适用。Power和SPARC架构在战略上就已经决定了其必然会成为小众化的产物,而英特尔的x86架构战略则无比清晰,毕竟自己的产品永远不可能让竞争对手买单。

首先,我们必须搞清楚什么是超融合架构

超融合基础架构(Hyper Converged Infrastructure,或简称“HCI”)是指在同一套单元设备中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术,而且还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素,而多套单元设备可以通过网络聚合起来,实现模块化的无缝横向扩展(scale-out),形成统一的资源池。

其次,超融合概念包含三个要素

使用通用硬件,具体说就是 x86 服务器,所以如果出现专有硬件的 IT 平台的就不属于超融合;

软件定义, 即 IT 服务是通过 x86 服务器里运行的软件实现的,如:分布式存储软件实现数据存储服务;

所有的 IT 服务要在一个平台下,隶属于同一个软件栈。

再次,什么是融合架构方案

融合基础架构(Converged infrastructure)是把多个信息技术(IT)组件进行融合,组成一个单一的、优化的计算解决方案。融合基础架构解决方案的组件包括服务器,数据存储设备,网络设备和IT基础设施管理,自动化和业务流程的软件。可以理解为是一种系统集成。融合系统的扩展可以只扩充计算或存储节点,二者没有直接的相互依赖关系。

市面上将存储设备,服务器,网络交换机放在一个机柜里整体交付的融合方案(如:VCE Vblock)

最后,超融合架构与融合架构的区别?

融合架构和超融合完全不是一回事,前者更多强调软件硬件预先配置和验证好,整体交付,计算或存储相互独立;而超融合架构则更多的强调虚拟计算平台和存储融合到一起,将每台服务器里面自带的硬盘组成存储池,以虚拟化的形式提供数据中心所需要的计算、网络、安全以及存储等IT基础架构。

市场的竞争是残酷的,优胜劣汰是必然的发展方向。目前,在桌面型CPU市场,已形成Intel、AMD、VIA三国鼎立的局面。随着Transmeta介入笔记本CPU市场,而Intel与AMD也雄心勃勃地将触角延伸到高端服务器市场,使服务器和笔记本CPU市场的竞争更加白热化。 服务器用处理器几乎都是清一色的RISC(精简指令集)架构,用在高端的工作站或服务器中。据市场分析机构IDC报告,2000年的美国服务器市场,Sun荣居榜首,IBM屈居老二,Compaq名列第三。随着Intel与AMD纷纷介入这块获利市场,使高端服务器市场形成百花齐放、百家争鸣的新格局。下面我们就来认识这些真正的服务器CPU。 一、Compaq Digital Alpha Alpha处理器原先是DEC公司的产品,后来被Compaq归入旗下,而Compaq又与Digital进行合并。Alpha最早在1992年现身市场,领先其它RISC处理器厂商达二、三年之久。在Alpha推出时,当时的个人电脑正从386时代转移到486而已。Alpha的最大特色其实是在时钟速度上取得领先地位,例如,1995年推出300MHz的Alpha 21164就是当时时钟速度最快的CPU。 Alpha 21164是Alpha的第二代处理器,它有两种版本,一种是原本的21164,另一种则是去掉部份Cache的21164PC,希望进攻较低端的市场。此外,1998年初DEC发表了第三代的Alpha 21264。Alpha可以运行在UNIX、OpenVMS,以及Windows NT中,这是Alpha跟其它几个RISC处理器比较不同的地方。未来Compaq Digital Alpha将会开发出Alpha 21364与EV8处理器。 二、SGI MIPS MIPS处理器是RISC架构的开山鼻祖,SGI在并购MIPS后,将MIPS处理器分成两个市场进攻:一方面强调高性能,继续向高端方向发展;另一方面着重高产量,转向市场庞大的嵌入式及消费电子产品领域。其实SGI只负责处理器的研发设计,产品的生产与销售是授权其它半导体大厂进行。 目前最高端的MIPS处理器是R10000,用在SGI公司的全系列产品,包括从单一处理器的O2工作站,直到高达128颗处理器的Origin高端服务器等。SGI的专长是图形运算,拥有很强的系统I/O及内存总线,MIPS处理器并不单独强调时钟频率,而是着重整体性能的提升。SGI MIPS处理器主要运行在自身的64位 *** 作系统IRIX(与UNIX同一族系的 *** 作系统);此外,MIPS也作为一些掌上电脑的处理器,因此也可以运行在Windows CE上。为了能够继续在高端市场站稳脚跟,SGI不得不全力以赴发展更先进的MIPS处理器,包括R12000与R14000等。 三、SUN SPARC Sun是世界上第一个将RISC架构给以量产的厂商。为了推动SPARC成为业界标准,并提高全球广泛供应来源,SUN也授权多家半导体厂生产自己的SPARC芯片。SPARC的性能超强,价格也较高,公认在UNIX上的表现杰出。 早期的RISC处理器也是32位,直到六年多前的Alpha诞生后,才把RISC推进64位。就SUN的SPARC而言,其64位处理器是1995年的SPARC-v9架构,产品则称为Ultra SPARC。目前最高端的SPARC产品是64位的Ultra SPARC III,采用了Uptime Bus的技术。Ultra SPARC III的工作频率有900MHz、750MHz和600MHz三种。与以前的UltraSPARC II相比,UltraSPARC III运行程序的速度要快一倍。近几年来,Intel进军高端市场的企图明显,一些拥有RISC处理器大厂已逐渐向Intel的IA-64方向发展,而SUN仍坚持发展自己的Ultra SPARC处理器,成为阻挡Intel来犯的中流砥柱。Sun公司还将在今年推出基于MAJC架构设计的12GHz的Ultra Space 4处理器,它将是Sun公司在高端服务器市场竞争中的希望所在。 四、HP PA-RISC HP也有自己的RISC处理器,称为PA-RISC(精准架构的RISC)。PA-RISC于1986年现身,HP也是当时全球第一家将系统架构全面由CISC移转到RISC的计算机厂商,随后HP就荣登市场销售第一的宝座。 目前PA-RISC处理器的版本是PA-8200,主要用在HP的企业服务器(例如最高端的HP9000系列)。在PA-8200之后,HP还将推出PA-8500与PA-8700处理器。HP PA-RISC把Alpha当成性能表现的主要对手,例如PA-8500的对手就锁定Alpha-21264。惠普在产品上采取双向并进策略,为了两种芯片都能用在电脑上,一边发展PA-RISC 8700,一边与Intel共同开发IA-64处理器。IA-64融合了x86与RISC架构,x86源自Intel本身的架构,而RISC部份就是HP的PA-RISC架构。 五、IBM PowerPC 虽然RISC这个名词是80年初由柏克莱大学Patterson教授所创造并率先使用,并成为后来的统称。其实RISC的真正先驱,是70年代就悄悄展开实验计划的蓝色巨人IBM公司。IBM于1975年开始进行一项801计划,希望设计出新的计算机架构。但是801计划最终并没有成功的产品推出,不过,IBM另一条与801平行的发展线,在80年代中期成为America计划,这个计划就成功地发展出新的架构产品,它就是1990年出现的Power架构,IBM并以此建构了RS6000处理器与工作站产品。1991年,IBM再推出第二代的Power架构,并与Motorola、Apple共组一个"PowerPC"联盟,发展新的PowerPC处理器架构。这个PowerPC架构就是以IBM的Power架构为基础。 1992年,IBM发表第一颗PowerPC处理器PowerPC-601,它是一颗32位的RISC架构处理器,Apple旋即进行架构更替,采用PowerPC-601作为新一代Mac电脑的核心处理器。随后,IBM又陆续发表了603、604等系列的PowerPC处理器,目前最新版是PowerPC 750(G3实际上就是PowerPC 750的商标)和740系列。另外,新一代64位Power 4(G4)处理器也已推出。 六、Intel Itanium Intel公司于3月29日公布了IA-64结构的Intel Itanium(安腾)的软硬件开发状况。Itanium最早的芯片(即所谓的First Silicon)是在1999年8月完成加工的,并在紧接着于8月底举行的IDF上进行Windows和Linux的启动演示,但其进程不能称之为顺利。几度历经出货延期的磨难,现在Intel终于决定在2001年6月30日之前一定推出配备Itanium的服务器和工作站。 以服务器及工作站为基础的Intel Itanium处理器要在性能上战胜竞争对手RISC处理器,关键在于运用创新的合并功能EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing:明确平等指令运算)。IA-64结构是基础于EPIC(明确平行指令计算机),EPIC的性能超过了RISC和CISC,它可与具智能编辑器的大型处理源媲美,将平行指令明确通知处理器。测试结果显示,Itanium已超过单一RISC处理器的速度,英特尔表示,Itanium正式投产时,其工作计算频率可达每秒20亿,与Sun Ultra SPARC III比较快足十倍。Intel除了Itanium处理器外,新一代IA-64架构的McKinley处理器也将亮相。 七、AMD SledgeHammer处理器 由于Intel和IBM策略联盟,提前在64位处理器、高端服务器市场卡位,这招策略迫使AMD也要加把劲。AMD准备发布下一代x86-64架构SledgeHammer处理器。AMD的这款64位处理器将针对服务器和高端应用程序。AMD准备发布两种SledgeHammer处理器:即用于1~2个CPU服务器的ClawHammer芯片和用于3~4个CPU服务器SledgeHammer芯片。AMD准备用他们来与英特尔的Itanium相抗衡。AMD公司计划在2002年第一季度推出ClawHammer和SledgeHammer处理器的工业样品,并将在同年第二季度投入批量生产。如果AMD公司这两种芯片的研制和生产比较顺利,AMD将有能力在从桌面电脑、笔记本电脑到企业服务器的所有市场与Intel公司展开竞争。

x86相对是比较开放、标准的,成本低。非x86服务器只有IBM、SUN(甲骨文收购)、富士通这些厂家有方案吧,HP的非x86用Intel 安腾,已经没什么市场了。技术相对封闭,实现成本也高。
而云计算领域比较活跃的是谁呢?google、亚马逊、VMware、微软等等这些软件和互联网厂商,让他们选择硬件设施,肯定优先选择x86平台了。
不止是在云计算领域,在很多领域x86的份额都在增加,因为x86的性能和稳定性在提升,实施和维护的成本都要低于非x86平台,参与厂商也多,解决方案丰富、成熟。

在集成电路的发展历程中,有一家公司必须被提及,那就是英特尔。不论是其创始人诺伊斯发明了可工业化生产硅芯片的平面工艺技术,还是后来在微处理器领域引领全球数十年,英特尔在集成电路领域的成就都是令人敬重的。

1971年英特尔发明了微处理4004,由此开启了微处理器快速发展的浪潮。 1978年,英特尔推出了首款基于x86架构的16位处理器 8086 CPU 。当时英特尔与IBM合作,推出基于8086处理器的PC,在市场上获得巨大成功,这也使x86迅速发展成为PC标准平台。

早年采用x86架构的企业其实也有数家,但最后就剩AMD能够与英特尔竞争,这其中关键竞争要素不仅在芯片设计技术上,还在于领先的工艺技术。

x86架构采用可变指令长度的复杂指令集(Complex Instruciton Set Computer,CISC)架构。与精简指令集(Reduced Instruciton Set Computer,RISC)相比,CISC执行效率更低。

另外x86架构有一个重要特点就是向前兼容 。每次架构的升级一定程度上帮助英特尔建立了更高的生态壁垒,但同时这也是困扰x86架构速度提升的一个 历史 包袱。 为了顾全兼容性和高性能,Intel推出的x86的新架构,把x86指令转换成类似RISC的微指令,然后再执行,以此获得和RISC相当的性能,同时仍然能够前向兼容。

英特尔于1985年推出了基于32位的80386 CPU,扩展了x86架构的位数,提升了CPU的性能。而后在32位处理器向64位处理器转移的过程中,英特尔也想尝试放弃前向兼容,采用新架构,和RISC的ARM硬拼。但是失败了,因为已有的软件生态不支持这样的新架构。

与此同时,老对手AMD在继承32位x86架构基础上,率先推出了64位的x86架构处理器。并于微软 *** 作系统形成良好互动,英特尔只能放弃原来自己的新架构,采用AMD的64位架构进行扩展。

关于32位处理器为何要升级到64位处理器,主要原因是32位处理器能处理的最大内存容量是4GB(2的32次方),无法满足日益增长的内存容量需求,因此需要进行升级。

目前x86架构的应用领域非常广泛,涵盖了PC、服务器、工作站等领域。目前苹果的MacBook用的也是x86架构处理器。不过谷歌推出的Chromebook部分采用ARM处理器。另外苹果宣布2020年MacBook将放弃Intel的x86处理器,采用自家ARM处理器。

不可否认目前x86架构正在遭遇来自移动霸主ARM的强力挑战。但是英特尔也在不断提升工艺,以及优化架构。未来x86架构将如何继续捍卫自己的地盘,让我们拭目以待!


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