处理器的发展经过多个时代，从8位到64位经过了长期的研发及比拼，成就了英特尔、AMD、微软等国际大佬，那么从本文开始我们开启处理器构架的章节。

　　每当人们谈到处理器的时候，总是从性能谈起，随着话题的深入，通常会提到著名的摩尔定律，对于这个定律，到目前为止，依旧被公认为是金科玉律。

　　摩尔定律，听起来应该是一个叫“摩尔”的人提出来的理论。摩尔，这个名字听起有些耳熟，对吧？没错，这个摩尔就是戈登·摩尔，英特尔公司创始人之一，现在想起来了吧？

　　1965年戈登·摩尔在《电子学》杂志（Electronics Magazine）第114页发表了影响科技业至今的摩尔定律：

　　1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。

　　2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降二分之一。

　　3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。

　　与摩尔定律齐名的，还有著名的英特尔钟摆策略：在奇数年，英特尔将会推出新的工艺；而在偶数年，英特尔则会推出新的架构。

　　这个策略，来源于钟摆理论，什么是钟摆理论？看下面的图。

　　一个钟摆，一会儿朝左，一会儿朝右，周而复始，来回摆动，但是钟摆总是围绕着一个中心值在一定范围内作有规律的摆动，所以被冠名为钟摆理论。

　　英特尔钟摆策略Tick-Tock（工艺年-构架年）是英特尔的芯片技术发展的战略模式。

　　Tick-Tock就是时钟的“嘀嗒”的意思，一个嘀嗒代表着一秒。而在Intel的处理器发展战略上，每一个嘀嗒代表着2年一次的工艺制造的进步。每个Tick-Tock中的“Tick”，代表着工艺的提升、晶体管变小，并在此基础上增强原有的微架构；而Tick-Tock中的“Tock”，则在维持相同工艺的前提下，进行微架构的革新。

　　这样在制造工艺和核心架构的两条提升道路上，总是交替进行，一方面避免了同时革新可能带来的失败风险，同时持续的发展也可以降低研发的周期，并可以对市场造成持续的刺激，并最终提升产品的竞争力。

　　所以，Tick指每隔两年的奇数年推出更小、更先进工艺的处理器；Tock指每隔两年的偶数年推出新架构的处理器。

　　举个例子，05年说Tick，英特尔更新从90纳米走向65纳米；06年是tock，用英特尔推出酷睿架构，07年走向45纳米。值得注意的是，首先它不会在一年内两个技术同时出现。每一年都可以在上个技术上再提升一个规模。

　　钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺，是让大家循序渐进，而且实行钟摆策略也是带着整个行业按着这个钟摆形成一种共同的结构往前走。

　　理论普及完毕，现在看一下什么是架构？

　　CPU架构是CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范，主要目的是为了区分不同类型CPU的重要标示。

　　目前市面上的CPU指令集分类主要分有两大阵营：一个是intel、AMD为首的复杂指令集CPU，另一个是以IBM、ARM为首的精简指令集CPU。

　　两个不同品牌的CPU，其产品的架构也不相同，例如，Intel、AMD的CPU是x86架构的，而IBM公司的CPU是PowerPC架构，ARM公司是ARM架构。

　　2.1 X86架构的发展

　　x86这三个字母到底代表什么？

　　x86是一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。

　　x86指的是特定微处理器执行的一些计算机语言指令集，定义了芯片的基本使用规则，例如：

　　今天的X64、IA-64等。关于名称的来历，要从上个世纪70年代说起。

　　1、x86架构的发展历程

　　穿越历史，回到1978年6月8日，Intel发布了新款16位微处理器--8086，也同时开创了一个新时代：x86架构诞生了。Intel 8086的内部结构，如下图所示。

　　Intel 8086处理器内部结构

　　事实上，8086处理器发布之初并没有获得太多关注，开始也没有被大范围采用，但它在PC业界的地位怎么形容都不为过，这就是因为它带来了x86。它不仅成就了Intel如日中天的地位，也成为了一种业界标准，即使是在当今强大的多核心处理器上也能看到x86的身影。

　　现在，想必大家已经明白了：

　　X与处理器没有任何关系，它是一个对所有*86系统的简单的通配符定义，例如：i386、586、奔腾（pentium）。

　　由于早期Intel的CPU编号都是如8086、80286来编号，由于这整个系列的CPU都是指令兼容的，所以都用X86来标识所使用的指令集合。如今的奔腾、P2、P4、赛扬系列都是支持X86指令系统的，所以都属于X86家族。

　　在40多年的发展史中，x86家族不断壮大，从桌面转战笔记本、服务器、超级计算机、编写设备，期间还挫败或者限制了很多竞争对手的发展，让不少处理器厂商及其架构技术成为历史名字，即使有些封闭发展的也难以为继，比如苹果就已经放弃PowerPC了。

　　在这里，我们不得不聊一聊一个故事：x86-64和EM64T的斗争。

　　2003年，AMD推出了业界首款64位处理器Athlon 64，也带来了x86-64，即x86指令集的64位扩展超集，具备向下兼容的特点。当时Intel也在推行64位技术，但其IA-64架构并不兼容x86，只是用在服务器处理器Itanium上。为了和AMD展开竞争，Intel也在2004年推出了自己的64位版x86，也就是EM64T。

　　对此，AMD和Intel互相指责对方，但无论如何至少推广了64位技术的发展和普及，也让x86技术得以继续发扬光大。

　　关于这场“斗争”，一位权威人士是这样评价的：

　　“这证明，x86指令集的弹性完全可以拿来对付Intel，所以即使Intel统治了整个市场，其他公司依然可以改变x86的发展方向。”

　　那么这位权威人士是何人？David A.Patterson，下面就是这位的照片。

　　David A.Patterson，加州大学伯克利分校计算机科学系教授

　　除此之外，他还有其他的头衔：美国国家工程研究院院士，IEEE和ACM会士，曾因成功的启发式教育方法被IEEE授予James H.Mulligan，Jr.教育奖章。他因为对RISC技术的贡献而荣获1995年IEEE技术成就奖，而在RAID技术方面的成就为他赢得了1999年IEEE Reynold Johnson信息存储奖。2000年他和John L.Hennessy分享了John von Neumann奖。

　　面对如此闪亮的“光环”，有没有被闪到？别急，还有更耀眼的：

　　David Patterson是RISC最初提倡者之一。他创造了RISC一词，定义了RISC的含义，是Sun公司SPARC处理器的主要顾问。他提出了RAID（廉价磁盘冗余阵列），带来了为大量数据服务器提供磁盘存储的工业的革命，并且又提出了NOW（工作站网络）的概念。

　　所以，David Patterson是计算机界的超级大牛，RSIC、RAID、Cluster等业界重要技术的发明者。从06年开始，他在Berkeley的并行计算实验室领导了一个为期5年的研究项目，主要由Intel and Microsoft资助。名副其实的“权威人士”！

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