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我只是想知道除了 INTEL 和 AMD 之外还有哪些其他 CPU 架构可用。因此，在 Wikipedia 上找到了 CPU 架构列表。

它将著名的 CPU 架构分为以下几类。

  1. 嵌入式 CPU 架构
  2. 微机 CPU 架构
  3. 工作站/服务器 CPU 架构
  4. 小型/大型机 CPU 架构
  5. 混合核心 CPU 架构

我正在分析他们的目的，几乎没有怀疑。以微机 CPU (PC) 架构为参考，并将其与其他架构进行比较，我们有：

嵌入式CPU架构：

  • 他们是一个全新的世界。
  • 嵌入式系统很小，并且执行非常具体的任务，主要是实时和低功耗的，因此我们不需要微型计算机 CPU（典型 PC）中可用的这么多和这么宽的寄存器。换句话说，我们确实需要一个新的小型架构。因此，新架构和新指令 RISC。
  • 上述观点也阐明了为什么我们需要一个单独的操作系统（RTOS）。

工作站/服务器 CPU 架构

  • 不知道什么是工作站。有人澄清了工作站。
  • 至于服务器。它专用于运行特定的软件（服务器软件，如 httpd、mysql 等）。即使其他进程运行，我们也需要给予服务器进程优先级，因此需要新的调度方案，因此我们需要不同于通用操作系统的操作系统。如果您对服务器操作系统的需要还有更多的意见，请提及。
  • 但我不明白为什么我们需要新的 CPU 架构。为什么微机 CPU 架构不能胜任这项工作。有人可以澄清一下吗？

小型/大型机 CPU 架构

  • 同样，我不知道这些是什么以及小型机或大型机用于什么？我只知道它们很大，占据了整个楼层。但我从来没有读过他们试图解决的一些现实世界的问题。如果有任何人致力于其中之一。分享你的知识。
  • 有人可以澄清它的目的以及为什么微机 CPU 架构不适合它吗？
  • 是否也有一种新的操作系统呢？为什么？

混合核心 CPU 架构

  • 没听说过这些。

如果可能，请以这种格式保留您的答案：

XYZ CPU 架构

  • XYZ 的目的
  • 需要一个新的架构。为什么现在的微机CPU架构不能工作？它们高达 3GHZ 并拥有多达 8 个内核。
  • 需要一种新的操作系统为什么我们需要一种用于这种架构的新型操作系统？

编辑：

伙计们，这不是作业问题。我不能做任何事情让你们相信。我不知道问题是不清楚还是其他，但我只对特定的技术细节感兴趣。

让我以另一种方式提出这个问题的一部分。你正在接受面试，如果面试官问你“告诉我，微型计算机处理器速度快、功能强大，而且我们的 PC 操作系统很好。为什么我们需要不同的架构，如 SPARC、Itanium，需要不同的操作系统，如 Windows Server用于服务器？”。你会怎么回答？我希望明白我的意思。

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工作站现在几乎是计算机的绝种形式。基本上它们曾经是看起来像台式机的高端计算机，但有一些重要的区别，例如 RISC 处理器、SCSI 驱动器而不是 IDE 以及运行 UNIX 或（后来的）Windows 操作系统的 NT 系列。Mac Pro 可以看作是工作站的一种呈现形式。

大型机是大型（尽管它们不一定占据整个楼层）计算机。它们提供了非常高的可用性（大型机的大部分部件，包括处理器和内存，可以在系统不停机的情况下进行更换）和向后兼容性（许多现代大型机可以运行为 70 年代大型机编写的未经修改的软件）。

x86架构最大的优势就是兼容x86架构。CISC 通常被认为是过时的，这就是为什么大多数现代架构都是基于 RISC 的。甚至新的 Intel 和 AMD 处理器也是 RISC。

过去，家用电脑与“专业”硬件的差距比现在大得多，因此“微型计算机”硬件对于服务器来说是不够的。在创建大多数 RISC“服务器”架构（SPARC、PowerPC、MIPS、Alpha）时，大多数微型计算机芯片仍然是 16 位的。第一款 64 位 PC 芯片 (AMD Opteron) 在 MIPS R4000 之后 10 多年出货。操作系统也是如此：PC 操作系统（DOS 和非 NT Windows）根本不适合服务器。

在嵌入式系统中，x86 芯片根本就不够节能。ARM 处理器使用更少的能源提供相当的处理能力。

于 2010-04-19T19:30:41.567 回答
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想想二十年前的世界是什么样子可能会有所帮助。

那时，设计和制造世界级 CPU 的成本并不高，因此有更多公司拥有自己的 CPU。此后发生的事情在很大程度上可以通过 CPU 设计和晶圆厂的价格上涨来解释，这意味着大量销售的产品比没有销售的产品存活得更好。

有大型机，主要来自 IBM。这些专门用于高吞吐量和可靠性。您不会对它们做任何花哨的事情，使用成本较低的机器更具成本效益，但它们过去和现在都非常适合在 COBOL 中编程的那种大批量业务类型交易。银行使用其中很多。这些是专门的系统。此外，它们从很久以前就运行程序，因此在架构和操作系统方面与早期 IBM 360 的兼容性比与 x86 的兼容性重要得多。

那时，有小型机，比大型机小，通常更容易使用，而且比任何个人电脑都大。它们有自己的 CPU 和操作系统。我相信他们当时正在死去，而他们现在大多已经死了。首屈一指的小型计算机公司 Digital Equipment Corporation 最终被 PC 制造商 Compaq 收购。他们往往有特殊的操作系统。

还有工作站，主要用作需要大量计算能力的人的个人计算机。总体而言，它们的 CPU 设计比英特尔的要干净得多，这意味着它们可以运行得更快。另一种形式的工作站是 Lisp 机器，至少在 80 年代后期从 Symbolics 和德州仪器公司获得。这些是为高效运行 Lisp 而设计的 CPU。其中一些架构仍然存在，但随着时间的推移，保持这些架构变得越来越不划算。除了 Lisp 机器外，这些机器都倾向于运行 Unix 版本。

当时与 IBM 兼容的标准个人计算机并没有那么强大，而英特尔架构的复杂性也大大阻碍了它的发展。这已经改变了。当时的 Macintoshes 在摩托罗拉的 680x0 架构上运行，这在计算能力方面具有显着优势。后来，他们转向了 IBM 工作站开创的 PowerPC 架构。

正如我们现在所知，嵌入式 CPU 可以追溯到 1970 年代后期。它们的特点是完整的低端系统，芯片数量少，最好使用低功耗。英特尔 8080 面世时，本质上是一个三芯片 CPU，需要额外的芯片用于 ROM 和 RAM。8035 是一个集成了 CPU、ROM 和 RAM 的芯片，功能相对较弱，但适用于很多应用。

超级计算机具有手工设计的 CPU，并且以使并行计算尽可能容易以及针对（主要）浮点乘法的 CPU 优化而著称。

从那时起，大型机一直保持在他们的利基市场，非常成功，而小型机和工作站则受到了严重的挤压。一些工作站 CPU 仍然存在，部分原因是历史原因。Macintoshes 最终从 PowerPC 转移到了 Intel，尽管 IIRC PowerPC 仍然存在于 Xbox 360 和一些 IBM 机器中。让一个好的操作系统保持最新的成本越来越高，现代非大型机系统倾向于运行 Microsoft Windows 或 Linux。

嵌入式计算机也变得更好。仍然有小而便宜的芯片，但 ARM 架构变得越来越重要。它出现在一些早期的上网本中，也出现在 iPhone、iPad 和许多类似设备中。它具有相当强大和低功耗的优点，这使得它非常适合便携式设备。

您将在常见系统上遇到的另一种 CPU 是 GPU，它旨在执行高速专用并行处理。有一些软件平台可以让它们编程来做其他事情，利用它们的优势。

桌面版和服务器版操作系统之间的区别不再是根本性的。通常，两者都有相同的底层操作系统，但接口级别会有很大不同。台式机或笔记本电脑的设计目的是让一个用户轻松使用，而服务器需要由一个同时管理大量其他服务器的人来管理。

我将尝试混合核心，但我可能不准确（欢迎更正）。索尼 Playstation 3 有一个奇怪的处理器，不同的内核专门用于不同的用途。从理论上讲，这是非常有效的。更实际的是，编写混合内核系统非常困难，而且它们相当专业。我不认为这个概念有特别光明的未来，但它目前对索尼的销售有好处。

于 2010-10-19T17:54:39.873 回答
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不知道什么是工作站。有人澄清了工作站。

工作站曾经是一类系统，旨在供单个（或交替）用户用于需要比 PC 提供的更多计算能力的任务。它们在 1990 年代基本上消失了，因为研发的规模经济允许标准 PC 硬件以低得多的价格提供相同（甚至更多）的性能。

工作站由 Sun、SGI 和 HP 等公司制造。他们通常运行专有的 Unix 变体，并且通常也有专门的硬件。典型应用是科学计算、CAD 和高端图形。

“工作站架构”的特点是为单用户应用程序提供高性能，而价格是次要的考虑因素。

于 2010-04-19T19:32:16.210 回答
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嵌入式 CPU 架构的一个补充：它们通常必须比主流处理器便宜，这样它们就不会显着提高产品的寿命。

混合核心 CPU 架构

  • 它们通常用于需要高吞吐量、速度和/或低功耗要求的地方 - 嵌入式应用程序、DSP、密码学、游戏、高性能计算。

  • 除了通用 (GP) 内核之外，混合内核架构还提供一个或多个适合特定问题域的专用内核。专用内核可用作被视为瓶颈的应用程序特定部分的加速器。尽管可以通过添加更多 GP 内核来实现相同的性能，但这可能是不切实际的，因为所使用的技术、裸片尺寸、功率限制、散热或可编程性 - 专用内核做一件事，或者至少做几件事，更快，更比 GP 内核更高效。它们存在的原因与显卡在其 GPU 中使用不同架构的原因相同。

  • 主流操作系统是针对主流 CPU 编写和优化的。它们针对主流处理器架构进行编译。此外，专用内核通常不够通用，无法运行其操作系统。因此，我们并不明确需要新的操作系统，只需进行修改以允许系统识别和使用专用内核 - 通过库或驱动程序。使用专用内核需要部分重新编译，以便可执行代码以专用内核为目标。

一些注意事项：

  • 主流芯片实际上是混合内核。它们有 MMX、SSE、SSE2、SSE3 指令、浮点指令和一些加密扩展。这有效地使它们成为“混合核心”架构。但是，它们非常受欢迎，被包含在微型计算机处理器类别中。想想 AMD 的 Fusion 和 Intel Larrabbee。

  • x86 之所以如此受欢迎，是因为有大量的研究、努力和投资来为它们制作好的工具（编译器、调试器等）。此外，大多数程序都是封闭源代码并针对 x86 编译的，因此您无法在任何其他架构上运行它们。最后，很多代码在代码中都有手写的优化或假设，它将在 x86 上编译和执行。这将需要部分应用程序重写以针对不同的体系结构进行编译。

  • 不同架构的另一个很好的原因是不同子系统的控制和紧密集成。IBM 拥有自己的 CPU (PowerPC)、操作系统 (AIX) 和库，提供经过优化调整的软件包，一旦购买就很难放弃。Sun（现在是 Oracle）的 SPARC 和 Solaris 以及几年前的 HP 的 HP-RISC 和 HP/UX 也是如此。这不是邪恶或类似的事情：他们提供了一个完全适合您的应用程序的包，并且他们知道并且可以在出现问题时轻松重现，因为他们熟悉系统的所有方面，包括硬件和软件。

于 2010-10-26T17:18:35.920 回答
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It seems like your question and goal is really to understand the history of Computer Architecture. If that is true then you need this book. It should help you to gain the understanding that you are looking for:

http://www.amazon.com/Computer-Architecture-Concepts-Evolution-2/dp/0201105578

Dr. Brooks covers the history of computer architecture, the initial appearance of new ideas and traces the development of these ideas through different machines over time.

于 2010-10-25T01:14:01.443 回答
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大型机

  • 处理大量信息，同时执行大量指令。
  • 家用（PC/台式机）计算机无法同时运行大量代码，甚至无法处理大量数据。
  • 特定于特定架构的操作系统使其对特定硬件更有效。

硬件架构示例

气象主机处理来自不同状态传感器的实时信息。

操作系统架构示例

假设绘制某些东西的正常命令是：DRAW "text"。那是在普通PC上。现在，假设您有很多屏幕并且想在每个屏幕上绘制相同的东西，使用这台 PC 您必须为每个屏幕调用 DRAW“文本”。但是，您可能只是使用命令“DRAWS”来制作一些硬件，该命令会自动在每个屏幕上绘制相同的文本： DRAWS “text”

于 2010-04-19T12:33:32.530 回答
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简而言之：任何设计都必须满足一些要求。在满足任何复杂的要求时，必须做出妥协，满足要求 X 到第 n 次可能无法满足要求 Y。所以，无论您是在谈论 CPU 还是洗衣机，都会有各种各样的设计，以满足各种要求。

随着时间的推移，随着技术和需求的发展，情况变得更加复杂，但并未发生本质上的改变。

于 2010-04-19T12:41:25.630 回答
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例如，如果唯一的车辆是自动变速箱丰田皮卡（旧的小而不是新的全尺寸），你能解决世界上所有的交通问题吗？

为什么你会需要别的东西？

好吧，不是每个人都可以开车，不是每个人都适合丰田（我认为高度大于宽度）。养不起家人。你不能拖大物体，当然效率不高。您如何将卡车送到经销商处出售？一次驾驶他们一个？

如果我们在电视遥控器中使用服务器级处理器，我们将需要一根延长线和一个冷却风扇，或者需要在每次按下按钮时更换电池并等待它首先启动。

Rtoses 和操作系统，答案与上述相同。您不会在低功率微控制器中使用 rtos，通常情况下，您通常以数百字节测量 rom，以数十字节测量 ram。没有英国媒体报道的空间。专用硬件上的专用软件。

看看现在正在发生的 ARM 与 Intel 的事情，Intel 在硬件设计方面很糟糕，他们的成功纯粹是在会议室和电信领域，而不是主板上的硬件。您可以使用来自其他供应商的替代指令集以初始成本和运营成本的一小部分获得相同的性能。为什么选择一种古老的解决方案？

很少有操作系统是可靠的，与此相关的编译器和硬件也是如此。一些软件和硬件是为性能或可靠性而设计的，但不一定是为了用户友好。我不希望起落架杆导致飞行员不得不伸手去拿鼠标并检查“你确定要展开起落架窗口”上的确定按钮，然后看着沙漏在思考的同时旋转做与不做。

出于同样的原因，某些工作需要皮卡车，而另一些工作需要牵引拖车，您需要一类机器（和软件）用于家庭桌面，另一类用于中小型企业服务器，另一类用于大型公司。您不能仅仅根据工作使皮卡变得越来越小和无限大，有时您需要更多的轮子，是否有外壳，更多或更少的座椅，动力输出，液压系统等等，具体取决于它的设计任务。

如果我们停在运行 CP/M 的 8 位处理器上，我们会在哪里？它解决了世界上所有的问题，为什么需要开发替代方案？100% 的创新、成本节约、性能提升都是质疑当前解决方案并尝试不同的结果。

一种尺寸适合所有人，没有人适合。

于 2010-04-19T15:17:39.433 回答