Что такое 32 и 64-битные системы и что означает x86, x64, x32

Автор статьи: Артем Аленин Дата публикации: 23.02.2012

В данной статье мы узнаем, что такое 32 и 64-битные системы и программы, и что означает x86, x64, x32. А также решим, какую систему устанавливать на ваш компьютер или ноутбук.

Что «это» такое?

Разделение на 32 и 64 бит связано, прежде всего, с типом процессоров в вашем компьютере или ноутбуке. Раньше (много лет назад) все процессоры в компьютерах были 32-битными. А ещё раньше они были 8 битными. Т.е. чем больше «битность» вашего процессора, тем он быстрее и лучше решает все системные задачи и быстрее проводит операции. Таким образом 64 битные процессоры работают быстрее, чем 32-битные.

На современных компьютерах установлены, в основном, 64-битные процессоры. Лет через 5 появятся и 128-битные процессоры. Как никак, наука и технологии не стоят на месте.

Операционные системы

Помимо того, что ОС Windows бывают разных видов (ХР, 7 и т.д.), они также подразделяются на версии x86 и х64. Соответственно, если у вас 64-битный процессор, то и систему нужно устанавливать x64.

Кстати, х86 означает 32-битную систему. Почему называется х86, а не х32? Этого почти никто не знает. Раньше 32-битные системы так и писались х32. А затем их стали называть х86, хотя сути это не поменяло — это всё та же 32-битная система. На мой взгляд, такое переименовывание — это, ни что иное, чем хитрый маркетинговый ход, чтобы выдать старое за нечто новое.

Если вы установите на компьютер с 64-битной архитектурой 32-битную ОС, то компьютер всё равно будет работать нормально. И наоборот, если установить х64 на 32-битный компьютер, то всё тоже будет работать нормально.

В чём различия?

Одно из главных отличий между системами х86 и х64 заключается в использовании оперативной памяти вашего компьютера. Предел использования оперативной памяти для 32-битных систем составляет 3 ГБ. А потому, если на вашем компьютере или ноутбуке оперативная память превышает 3 ГБ, то система не будет использовать оставшуюся часть. Т.е. На компьютере с 8гб оперативной памяти, 5 ГБ просто не будет использоваться. Конечно, есть специальные утилиты, помогающие это исправить, но всё же.

А потому отсюда следует главное правило: Если у вашего компьютера больше 3 ГБ оперативной памяти, то устанавливайте на него ОС х64 (64-битную).

Ещё одно отличие заключается в том, что компьютерные программы тоже подразделяются на 32 и 64-битные. Если хотите максимума производительности, то устанавливайте на свой компьютер соответствующие программы. Особенно это касается современных графических редакторов.

Что же лучше: х86 или х64?

Прочитав вышеперечисленное, у вас, вероятно, сложилось впечатление, что 64-битные системы намного лучше и быстрее, а потому на все компьютеры и ноутбуки лучше устанавливать именно х64. А вот и нет!

Главный минус состоит в том, что 64-битные программы используют для своей работы гораздо больше оперативной памяти. А потому, если у вас мало оперативной памяти, то устанавливать х64 будет глупо. К тому же, нужно учесть, что и сама ОС тоже использует часть оперативной памяти.

Например:
У вас есть компьютер или ноутбук с 2 ГБ оперативной памяти и с процессором 32 бита. Вы устанавливаете на него Windows 7 x64. Многие школьники любят на все компьютеры подряд устанавливать 64-битную Windows 7 (юношеский максимализм). А теперь давайте считать: 768 МБ использует Windows 7, плюс 64-битные программы, которые тоже используют больше оперативной памяти. Таким образом, получается, что вы сводите мощность своего «железа» к минимуму. А потому лучше на такой компьютер или ноутбук установить 32-битную Windows XP.

Кстати, некоторые 64-битные приложения работают нестабильно. Но таких программ становится всё меньше и меньше.

Вывод

Если у вас мощный и современный компьютер с процессором 64-бита и ОЗУ больше 3 ГБ, то смело устанавливайте Windows 7 x64. На слабые же компьютеры можно установить ХР. Кстати, есть 64-битные версии Windows ХР, что очень удобно, если у вас ноутбук с 2-3 ГБ ОЗУ и 64-битным процессором.

Последние статьи раздела «Компьютеры & Интернет»:

Какую компьютерную мышь выбрать
Мониторинг и профилактика компьютера
Одноразовая почта
Что такое IP-адрес и для чего он нужен
Интеллектуальная собственность в сети Интернет
Компьютерная графика как искусство (продолжение)
Компьютерная графика как искусство
Зубные щетки и пылесосы в трехмерном пространстве
Wi-Fi или 3G
Раскрутка сайта

Комментарий добавил(а): Василий
Дата: 26.09.2019

Великолепная передача мысли — абсолютно всё понятно, о чем говорит автор. И вопрос затронут важнейший: ставить ПО — не ставить?! Но как это обосновать или опровергнуть?! С удовольствием бы поверил и принял как руководство! Но противники тоже, кажется, складно звонят?!

Комментарий добавил(а): asdasdasd
Дата: 09.06.2018

К сожалению, ни автор, ни большинство комментаторов не вкуривают мануалы и вобще не понимают о чем пишут ))

Комментарий добавил(а): Иван
Дата: 20.05.2018

Очень полезная статья

Комментарий добавил(а): Артём Аленин
Дата: 10.11.2017

Эта статья сильно устарела и, будем честны, полна недостатков. Скоро ей исполнится 6 лет)) Скоро я её перепишу и актуализирую. Имейте терпение. А пока можете почитать описание технологии в википедии.

Комментарий добавил(а): Фогель Андрей
Дата: 10.11.2017

Очень хорошо! Мне понравилось.

Комментарий добавил(а): Павел
Дата: 09.08.2017

Спасибо! Всё просто и понятно)

Комментарий добавил(а): Сумашедший профессор Нимнул
Дата: 17.04.2017

Че за ламер написал эту статью? Верхушек по нахватался и возомнил себя гуру. «Почему называется х86, а не х32? Этого почти никто не знает» Изначально процессоры компании Intel имели 86 команд. По этому x86 относится только к процессорам Intel и их клонам имеющим в основе 86 команд. К разрядности это число не имеет никакого отношения поскольку и x64 процессоры содержат эти команды. Все остальное тоже отсебятина и вранье. Windows x32 прекрасно работает с оперативкой больше 4г и даже больше 8г и с 16г тоже. Возмите к примеру windows server x32. Ограничение поставили мелкомягкие чтобы расширить рынок.

Комментарий добавил(а): Шерали
Дата: 01.04.2017

Статья очень информативная, спасибо.

Комментарий добавил(а): Игорь
Дата: 22.02.2017

Спасибо автору ! Терь я продвинут по юзерной лестнице ещо на треть ступеньки !! :)))

Комментарий добавил(а): Станислав
Дата: 20.11.2016

Спасибо за работу. Очень информативная и полезная статья. +++

Комментарий добавил(а): Лилия
Дата: 30.09.2016

Спасибо большое всё стало понятно! Очень полезная статья!

Комментарий добавил(а): Игорь
Дата: 16.08.2016

Понятно что всё не понятно!

Комментарий добавил(а): Анасатсия
Дата: 03.05.2016

А вот если я скачиваю программу, а мне пишут, что та только для 64-битных систем. Что это значит и что делать?

Комментарий добавил(а): Вадим
Дата: 27.01.2016

какую устанавливать винду х86 или х64 надо смотреть на железо.процессор и материнская плата и соответственно операционная система.все должно поддерживать только одну архитектуру.или х86 или х64 ибо они между собой НЕ СОВМЕСТИМЫ.

Комментарий добавил(а): Рома
Дата: 13.01.2016

У меня раньше была Windows7 32бит,установил другую win8 когда устанавливал понечайности выбрал 64бит и нормально работает)

Комментарий добавил(а): Александр
Дата: 19.12.2015

Х86 как таковой не существует, есть х32, есть х64, есть i860 — номер первого совместимого процессора. Вообще номиналом (Х) в элетронике обозначаются контакты на разъёмах, соответственно х32 — 32 входных контакта, 64 — 64 контакта. Но мы живём в России полюбопытствуйте в какое понятие превратилось знаменитое ИМХО. Привыкайте!

Комментарий добавил(а): Алексей
Дата: 17.09.2015

уточнение к строке текста «И наоборот, если установить х64 на 32-битный компьютер, то всё тоже будет работать нормально.» — или компьютер откажется запускаться на стадии первой перезагрузки при установке Windows

Комментарий добавил(а): Ерлан
Дата: 01.09.2015

Артем спасибо все конкретно изложено и понятно

Комментарий добавил(а): Роман
Дата: 22.03.2015

Спасибо за статью.

Комментарий добавил(а): Tutanhamon
Дата: 11.02.2015

Неплохой обзор. Вообще, с поддержкой 32-битных приложений на 64-разрядных есть ряд специфики. Например, wow64 хоть и позволяет запускать 32-бита, но не позволяет инъекции кода. Именно по этой причине большинство программ модифицирующих проводник Windows, не запускаются.

Комментарий добавил(а): Ксения
Дата: 28.12.2014

Доброго времени суток всем:) А автору персонально:) Спасибо за статью, мне помогла:)

Комментарий добавил(а): кит
Дата: 13.10.2014

Скажите на 64 bit процессор с 3гб оперативы все таки какую ОС луше повесить 86 или 64

Комментарий добавил(а): Weaver
Дата: 15.09.2014

На самом деле можно установить 64битную систему на 32 битный проц, т.к. 64битные ос могу работать в режиме 32

Комментарий добавил(а): Kitsune
Дата: 15.09.2014

КАК можно установить 64 битную систему на компьютер с 32 битным процессором. КАК? Она просто не установится!

Комментарий добавил(а): СуперПупер
Дата: 22.06.2014

Забыл сказать, название образовано от двух цифр, которыми заканчивались названия процессоров Intel ранних моделей — 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Лучше покупайте АМД, они поддерживают в равной степени и то и другое и за цену в два раза меньши выдают то, что за те-же деньги вам Интел еле покажет

Комментариев к этой статье так много, что мы разбили их постранично:

Имейте, пожалуйста, ввиду, что любые ссылки, html-теги или скрипты, будут выводиться в виде обычного текста — бессмысленно их использовать. Комментарии содержащие мат и оскорбления будут немедленно удалены.

Вам помогла эта статья? Вы тоже можете помочь проекту, пожертвовав любую сумму по своему усмотрению. Например, 50 рублей. Или меньше 🙂

Разрядность Windows: x64 или x32 (x86). Как её узнать?

Не многие знают, что в Windows есть такое понятие как разрядность — x32 (x86), x64. В этой короткой заметке мы объясним что это такое на пальцах. Тут нет ничего сложного и знать это нужно, потому что это важный момент.

Разрядность операционной системы – грубо и очень приближённо, это количество мельчайших единиц информации (бит), которое процессор способен обработать за один такт (герц). В современном мире существует два варианта разрядности: 32-бит или 64-бит. 32-битные системы называют также x86: это неверное обозначение, зато распространённое. Других вариантов практически нет – разве что доисторические 16-разрядные программы эпохи MS-DOS и Win98.

Чем отличаются Window 32 и 64 на практике? Не скоростью работы – это точно. Грубоватый пример – на задней оси грузовиков бывают и 2 шины, и 4. Наличие 4х шин не делает фуру быстрее или мощнее – но в некоторых случаях многоколёсная конфигурация удобнее: скажем, при перевозке особо тяжёлого груза. Так и с 64-битной версией Windows: быстрее система не станет, но…

Сзади у грузовика 4 колеса, по 2 шины на каждую сторону. Это как в случае с 64-битной ОС: иногда лучше, но точно не быстрее и не медленнее.

Но старые 32-битные Windows способны работать не более чем с 4 гигабайтами ОЗУ, а это мало для современных программ. Даже если физической памяти в компьютер установлено 8 или 16 Гб, ОС способна работать лишь с 3,5-3,8 гигабайтами из них, а остальной объём висит мёртвым грузом. Существуют нестандартные способы заставить «Винду» видеть более 4 гигов, но работают они через раз, да и то, скорее, для косметического эффекта.

64-битная версия Windows уверенно работает с любым объёмом ОЗУ (до 32ГБ).

Различия коротко и понятно:

  • x64 — работает с оперативной памятью до 32ГБ. Может запускать 32 и 64-битные программы.
  • x32 — работает с оперативной памятью до 4ГБ. Может запускать только 32-битные программы для которых доступно 3 ГБ оперативки.

Есть и другие различия. Но это уже «железные дела» и нам с вами их знать совсем не обязательно, потому что «Меньше знаешь — крепче спишь»…

Разрядность у программ и драйверов

Разрядность может иметь не только система, но и программы, и драйвера. Большинство программ создавалось именно под 32-битные операционки. 32-разрядные приложения отлично работают и в 64-битной среде. Наоборот – не работает никак: истинно 64-битные проги не способны запуститься в 32-разрядой Windows.

Как узнать какая разрядность у вашей Windows?

Если у вас возник такой вопрос, то скорее всего у вас 32-разрядная система — она более популярна и всегда ставиться по умолчанию. 64-разрядную систему как правило устанавливают осознанно и намеренно.

Понять какая разрядность у вашей ОС очень просто.

Windows 8, 10

Нажмите правой кнопкой на Пуск и выберите пункт «Система«. В появившемся окне будет написана разрядность.

Windows 7

Найдите иконку «Мой компьютер» кликните по ней правой кнопкой и выберите «Свойства«.

Windows XP

Пуск > Мой компьютер > Свойства > вкладка «Общие» > Смотрим в раздел Система: если написано 64-битная версия, или 64-bit Edition, 64-бит. Если этого нет но есть что-то вроде Service Pack 3, то 32-разрядная.

Стоит ли переходить на 64-разрядную систему?

Уже, стоооит! Исключения — это пожалуй офисные компьютеры со старыми процами и 1-3 гагами памяти на борту, где не нужны никакие навороты.

Минус: x64 имеет, пожалуй, единственный минуc, из-за которого можно подумать о переходе — не все производители выпустили драйвера для 64-разрядных систем. Но, на сегодня, абсолютно все популярные программы умеют работать с x64, также как и все современные драйвера. Поэтому в 95% случаев это не будет проблемой.

Плюсов куча: более быстрые программы, улучшенная производительность для многоядерных процессоров, поддержка большого объема оперативной памяти.

Технологии развиваются и если пару лет назад никто толком не знал о 64-разрядных системах, то сегодня технологии стремятся полностью перейти на них и это лишь вопрос времени.

Вердикт? В 90% случаев стоит переходить на x64!

Разрядность Windows: x64 или x32 (x86). Как её узнать?

Не многие знают, что в Windows есть такое понятие как разрядность — x32 (x86), x64. В этой короткой заметке мы объясним что это такое на пальцах. Тут нет ничего сложного и знать это нужно, потому что это важный момент.

Разрядность операционной системы – грубо и очень приближённо, это количество мельчайших единиц информации (бит), которое процессор способен обработать за один такт (герц). В современном мире существует два варианта разрядности: 32-бит или 64-бит. 32-битные системы называют также x86: это неверное обозначение, зато распространённое. Других вариантов практически нет – разве что доисторические 16-разрядные программы эпохи MS-DOS и Win98.

Чем отличаются Window 32 и 64 на практике? Не скоростью работы – это точно. Грубоватый пример – на задней оси грузовиков бывают и 2 шины, и 4. Наличие 4х шин не делает фуру быстрее или мощнее – но в некоторых случаях многоколёсная конфигурация удобнее: скажем, при перевозке особо тяжёлого груза. Так и с 64-битной версией Windows: быстрее система не станет, но…

Сзади у грузовика 4 колеса, по 2 шины на каждую сторону. Это как в случае с 64-битной ОС: иногда лучше, но точно не быстрее и не медленнее.

Но старые 32-битные Windows способны работать не более чем с 4 гигабайтами ОЗУ, а это мало для современных программ. Даже если физической памяти в компьютер установлено 8 или 16 Гб, ОС способна работать лишь с 3,5-3,8 гигабайтами из них, а остальной объём висит мёртвым грузом. Существуют нестандартные способы заставить «Винду» видеть более 4 гигов, но работают они через раз, да и то, скорее, для косметического эффекта.

64-битная версия Windows уверенно работает с любым объёмом ОЗУ (до 32ГБ).

Различия коротко и понятно:

  • x64 — работает с оперативной памятью до 32ГБ. Может запускать 32 и 64-битные программы.
  • x32 — работает с оперативной памятью до 4ГБ. Может запускать только 32-битные программы для которых доступно 3 ГБ оперативки.

Есть и другие различия. Но это уже «железные дела» и нам с вами их знать совсем не обязательно, потому что «Меньше знаешь — крепче спишь»…

Разрядность у программ и драйверов

Разрядность может иметь не только система, но и программы, и драйвера. Большинство программ создавалось именно под 32-битные операционки. 32-разрядные приложения отлично работают и в 64-битной среде. Наоборот – не работает никак: истинно 64-битные проги не способны запуститься в 32-разрядой Windows.

Как узнать какая разрядность у вашей Windows?

Если у вас возник такой вопрос, то скорее всего у вас 32-разрядная система — она более популярна и всегда ставиться по умолчанию. 64-разрядную систему как правило устанавливают осознанно и намеренно.

Понять какая разрядность у вашей ОС очень просто.

Windows 8, 10

Нажмите правой кнопкой на Пуск и выберите пункт «Система«. В появившемся окне будет написана разрядность.

Windows 7

Найдите иконку «Мой компьютер» кликните по ней правой кнопкой и выберите «Свойства«.

Windows XP

Пуск > Мой компьютер > Свойства > вкладка «Общие» > Смотрим в раздел Система: если написано 64-битная версия, или 64-bit Edition, 64-бит. Если этого нет но есть что-то вроде Service Pack 3, то 32-разрядная.

Стоит ли переходить на 64-разрядную систему?

Уже, стоооит! Исключения — это пожалуй офисные компьютеры со старыми процами и 1-3 гагами памяти на борту, где не нужны никакие навороты.

Минус: x64 имеет, пожалуй, единственный минуc, из-за которого можно подумать о переходе — не все производители выпустили драйвера для 64-разрядных систем. Но, на сегодня, абсолютно все популярные программы умеют работать с x64, также как и все современные драйвера. Поэтому в 95% случаев это не будет проблемой.

Плюсов куча: более быстрые программы, улучшенная производительность для многоядерных процессоров, поддержка большого объема оперативной памяти.

Технологии развиваются и если пару лет назад никто толком не знал о 64-разрядных системах, то сегодня технологии стремятся полностью перейти на них и это лишь вопрос времени.

Вердикт? В 90% случаев стоит переходить на x64!

Физический факультет

x86 (Intel 80×86) — это общее название семейства микропроцессоров, как разработанных и выпускаемых компанией Intel, так и совместимых с ними процессоров других производителей (AMD, VIA, Transmeta, Winchip и т. д.).

Такое имя закрепилось за семейством этих микропроцессоров, так как названия ранних моделей процессоров Intel заканчивались на число 86 — 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Более поздние модели стали называть именами собственными, например — Пентиум (Pentium), чтобы иметь возможность зарегистрировать их как торговую марку (для усложнения жизни конкурентам). Другое название для архитектуры этого типа — IA (Intel Architecture) или же IA-32.

Оглавление документа

Основные особенности архитектуры

x86 — это CISC ?-архитектура. Доступ к памяти происходит по «словам». «Слова» размещаются по принципу little-endian. Современные процессоры включают в себя декодеры команд x86 для преобразования их в упрощённый внутренний формат с последующим их выполнением, тем самым они являются RISC ? и CISC одновременно.

Реальный режим

Классический режим, использованный в ранних IBM PC. Позволяет адресовать 1 мегабайт памяти и не имеет встроенных средств для защиты памяти и переключения задач, что, впрочем, не мешает реализовать программную многозадачность.

Расширения

Дополнительный набор инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Обеспечивает только целочисленные вычисления.

SSE (англ. Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel, и впервые представленный в процессорах серии Pentium III. Поддерживает вычисления с плавающей точкой.

Улучшенное расширение SSE. Появилось в процессорах Pentium 4. Производит потоковые вычисления с вещественными числами двойной точности (2 числа в одном регистре SSE). Кроме того, добавлены инструкции аналогичные расширению MMX, работающие с регистрами SSE (16 байт, 8 слов, 4 двойных слова или 2 учетверенных слова в одном регистре).

Продолжение SSE и SSE2, появилось в процессорах Prescott

SSSE3

Дополнение к SSE3 для работы с упакованными целыми.

3DNow!

Набор инструкций для потоковой обработки вещественных чисел одинарной точности. Поддерживается процессорами AMD начиная с K 6–2 . Процессорами Intel не поддерживается. Инструкции 3DNow! используют регистры MMX в качестве операндов (в один регистр помещается два числа одинарной точности). Поэтому при переключении задач не требуется отдельно сохранять контекст 3DNow! (в отличии от SSE).

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-х 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 x 86–64 , 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 создать посредством обратной разработки набор инструкций, полностью совместимый с 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 объединенное именование AMD64/EM64T, когда речь заходит о 64-х разрядных версиях их операционных систем Windows и Solaris соответственно. В то же время, поставщики программ для операционных систем GNU/Linux, BSD и Mac OS X используют метки «x 86–64 » или «amd64», если необходимо подчеркнуть, что данное ПО использует 64-разрядные инструкции.

Процессоры

Процессоры x86 Intel

16-разрядный процессор i8086 был создан в июне 1978 года, сначала работал на частотах 4,77 МГц, а затем и на 8 и на 10 МГц. Изготавливался по 3 мкм технологии и имел 29000 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.

80186

В 1982 были выпущены 80186 и 80188, которые первоначально не получили широкого распространения из-за того, что IBM не стала использовать их в своих персональных компьютерах. Впрочем, некоторые производители «клонов» сделали это, выпустив ускоренные варианты IBM PC XT. В то же время, эти процессоры оказались чрезвычайно удачными для использования во встроенных системах, и в различных модификациях выпускаются до настоящего времени[источник?]. В эти процессоры были первоначально добавлено несколько новых команд, повышена тактовая частота. Впоследствии появились модификации, содержащие дополнительные аппаратные средства, такие, как интегрированные контроллеры последовательного порта.

80286

Объявлен в 1982 году. Работал на частотах 6, а затем и на 8, 10 и 12 МГц. Производился по 1,5 мкм техпроцессу и содержал около 134 тысяч транзисторов. С его появлением появилось такое понятие, как защищённый режим (protected mode) и виртуальная память. Производительность процессора по сравнению с 8086 увеличилась в несколько раз (0, 99–2 ,6 млн. операций в секунду).

80386

Первый 32-разрядный процессор ( 16–33 МГц). Появился в 1985 году. Знаменовал собой революцию в мире процессоров x86. Основные принципы, заложенные в этом чипе, без кардинальных изменений дожили и до наших дней (за всё это время изменения касались, в основном, повышения производительности, расширения набора команд, увеличения разрядности).

Процессор i486 (1989 год) является усовершенствованным 386 процессором, и первым скалярным процессором Intel (ряд операций выполнялись за один такт). Имел встроенный FPU (Floating Point Unit — блок вычислений с плавающей запятой) и впервые — встроенную кэш-память (8 Кб). 486 – первый процессор Intel, для которого была применена технология умножения частоты шины FSB (в моделях DX 2–66 , DX 2–80 и DX 4–100 ). Для ноутбуков и встраиваемых систем в начале 90-х была выпущена «облегченная» модификация i486SX без встроенного блока FPU.

Pentium

Pentium (1993 год) — первый суперскалярный процессор и суперконвейерный процессор Intel. Суперскалярность — термин, означающий, что процессор позволяет выполнять более одной операции за один такт. Суперконвейерность означает, что процессор имеет несколько вычислительных конвейеров. У Pentium их два, что позволяет ему при одинаковых частотах в идеале быть вдвое производительней 486, выполняя сразу 2 инструкции за такт. Кроме этого, особенностью процессора Pentium являлся полностью переработанный и очень мощный на то время блок FPU, производительность которого оставалась недостижимой для конкурентов вплоть до конца 90-х годов.

Pentium Pro

Pentium Pro (1995 год) – первый процессор шестого поколения. Идеи и технологии, заложенные в данный чип, определили архитектуры всех современных x86-процессоров: блоки предсказания ветвлений, переименование регистров, RISC-ядро, интегрированный кеш второго уровня. Однако технологическая сложность ядра данного процессора привела к сравнительно невысокому выходу годных чипов при технологиях того времени, что сказалось на высокой цене Pentium Pro. Поэтому данный процессор применялся только в High-End системах и серверах.

Pentium MMX

Pentuum MMX (январь 1997 года) – процессор пятого поколения, и по сути, просто модификация ядра Pentium. Был добавлен новый блок целочисленных матричных вычислений MMX (Multi-Media eXtensions) и увеличен до 32К объем кеша первого уровня.

Pentium II

Pentium II (май 1997 года) – модификация ядра Pentium Pro с целью сделать его более доступным. Интегрированный кеш был вынесен на отдельную микросхему с пониженной в два раза частотой. Это упростило и удешевило ядро, хотя и сделало его более медленным, чем Pentium Pro. Новая конструкция процессора потребовала размещение элементов на печатной плате, что, в свою очередь, привело к изменению конструктива процессора. Данные чипы выпускались в виде картриджей, устанавливающихся в специальный разъем на плате (Slot 1). Кроме этого, в ядро Pentuim II был добавлен блок MMX.

Celeron

Celeron — упрощённый вариант Pentium II/III/IV для построения недорогих компьютеров. Основные отличия этих процессоров в объёме кэша второго уровня и частоте шины.

Pentium III

Pentium III, изготовленный по 0,18 мкм технологическому процессу, отличается от P2 главным образом, добавлением SSE-инструкций.

Pentium 4

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.

Семейство процессоров, ориентированных на серверы и многопоточные вычисления.

Процессоры x86 AMD

Процессоры-аналоги i486. В то время, как Intel остановился на частоте 100 МГц у i486, AMD выпускала процессоры с частотами 120 МГц и 133 МГц. Также они отличались увеличенным объёмом кэша первого уровня (16 Кбайт).

Процессоры — аналоги Pentium. 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 раза в полтора 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, приобретенном у NextGen. Данный процессор имел конструктив пятого поколения, однако относился к шестому поколению и позиционировался как конкурент Pentuim II. Включал в себя блок MMX, и несколько переработанный блок FPU. Однако данные блоки все 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 АМД значительно испортили репутацию данного процессора.

Дальнейшее развитие ядра К-6. 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 кешу), и конкурировать К 6–2 смогли лишь с Celeron. Процессор имел 64 Кбайт кэша первого уровня.

K6-III

Более успешная в технологическом плане, чем K 6–2 , 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 Pentiun III.

K6-III+

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

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

Athlon

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

Duron

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

Athlon XP

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

Sempron

Более дешёвый (за счёт уменьшенного кэша второго уровня) вариант процессоров Athlon XP и Athlon 64. Первоначально процессоры Sempron представляли из себя перемаркированные чипы Athlon XP на ядре Thorton, имевшим 256 Kb кэша 2-го уровня. Поздние представляют собой урезанные версии Athlon 64 (socket 754, одноканальный режим работы с памятью).

Athlon 64

Первый процессор, поддерживающий архитектуру x86_64.

Athlon 64 X2

Продолжение архитектуры Athlon 64, имеет 2 вычислительных ядра.

Athlon FX

Имеет 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.

Geode

Семейство процессоров, ориентированное на сектор встраиваемых решений, SOC.

Выпускала серию процессоров, часть из которых (ядро V20/V30) была программно совместима как с Intel x186, так и с Intel 8080. Переключение между режимами работы осуществлялось при помощи 3 дополнительных инструкций. Аппаратно они выглядели как сильно ускоренная версия 8088 или 8086.

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

Процессоры МЦСТ

Компанией ЗАО «МЦСТ» выпущен первый процессор «Эльбрус» и вычислительный комплекс на его базе — «Эльбрус–3М1», позволяющий работать в режиме двоичной совместимости с семейством x86 процессоров.

x86-64

x86-64 (x64/AMD64/Intel64/EM64T) — аппаратная платформа. Автором технологии является компания AMD. Платформа создана для выполнения 64-разрядных приложений.

Представляет собой расширение x86-архитектуры, обладает практически полной обратной совместимостью.

Компании Microsoft и Oracle применяют для индикации данного набора инструкций термин «x64», хотя каталог с файлами в дистрибутивах Linux имеет название «amd64» (в случае с архитектурой x86, именуется как «i386»).

На сегодняшний день, платформу x86-64 поддерживают следующие компании:

  • AMD: процессоры Z-серии, C-серии, G-серии, E-серии, E1, E2, A4, A6, A8, A10, FX, Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Athlon II, Phenom, Phenom II, Turion 64, Turion 64 X2, Turion II, Opteron, последние модели Sempron;
  • Intel: реализует данную платформу, используя название «Intel 64» EM64T» и «IA-32e»). Поздние модели процессоров Pentium 4, серии Pentium D, Pentium Extreme Edition, Celeron D, Celeron G-серии, Celeron B-серии, Pentium Dual-Core, Pentium T-серии, Pentium P-серии, Pentium G-серии, Pentium B-серии, Core 2 Duo, Core 2 Quad, Core 2 Extreme, Core i3, Core i5, Core i7, Atom и Xeon;
  • VIA: Nano, Eden, QuadCore.


Название

Есть несколько вариаций названия данной технологии. Порой, противоречия в именовании платформы в каждой отдельной компании создают общую путаницу. Попробуем разобраться в терминологии:

  • x86-64 — изначальный вариант названия, под которым компания AMD опубликовала первую предварительную спецификацию.
  • x64 — название версий ОС Windows и Solaris. Используется в качестве названия для архитектуры компаний Microsoft и Sun Microsystems.
  • AA-64(AMD Architecture 64) — название архитектуры, автором которого стал известный неофициальный справочник sandpile.org, по аналогии с IA-64.
  • Hammer Architecture— название основывается на первых ядрах процессоров, поддерживавших данную архитектуру — Clawhammer и Sledgehammer.
  • AMD64 — название технологии, данное фирмой-разработчиком — компанией AMD. Появилось после выпуска первых Clawhammer и Sledgehammer процессоров. На данный момент, является официальным названием для реализации от AMD.
  • Yamhill Tehnology— первичное название аналогичной технологии от Intel. Порой также встречалось название CT (Clackamas Technology).
  • EM64T(Extended Memory 64 Technology) — первое официальное название реализации Intel.
  • IA-32e — название порой употреблялось вместе с EM64T. В основном, использовалось для обозначения «длинного» режима (в документации Intel именуется «режимом IA-32e»).
  • Intel 64 — новое официальное название архитектуры Intel, использующееся в настоящее время. Intel потихоньку отходит от названий IA-32, IA-32e и EM64T, используя это. Теперь оно является единственным официальным названием данной архитектуры со стороны компании Intel.

В настоящее время, самыми распространенными названиями выступают: «x64», «x86-64» и «AMD64». Порой это путает AMD-пользователей — вплоть до отказа использования родных дистрибутивов ОС: пользователь не уверен, будет ли работать выбранная версия на AMD процессоре. На самом же деле, распространители программного обеспечения применяют название amd64 лишь для того, чтобы подчеркнуть, что именно компания AMD является новатором в разработке данной технологии.

Зачастую, пользователи сами путают архитектуру Intel 64 с IA-64. Важно помнить, что Intel 64 и IA-64 — совершенно разные, несовместимые между собой платформы:

  • Представители Intel 64: последние версии Pentium 4, некоторые модели Celeron D, линейка Core 2, Core i3, Core i5, Core i7, некоторые модели Intel Atom;
  • Представители IA-64: семейства Itanium и Itanium 2.


Режимы

Имеется два режима работы данной архитектуры:

  • Long mode(«длинный» режим);
  • Legacy mode(«наследственный» режим).

«Long Mode»

«Длинный» режим, будучи родным для AMD64, позволяет воспользоваться всеми дополнительными преимуществами архитектуры. Для активации данного режима требуется 64-битная ОС. К примеру, Windows 7 x64 или 64-битные версии UNIX-подобных систем (GNU/Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, Solaris, Mac OS X — от версии 10.4.7 и выше).

Данный режим дает возможность работать 64-битным программам, кроме того, доступна и обратная совместимость: имеется поддержка 32-битного кода для работы 32-битных приложений. Но 32-битные программы не имеют возможности читать 64-битные системные библиотеки, а также — наоборот. Для того, чтобы побороть эти ограничения, большая часть 64-разрядных операционных систем предоставляет два набора необходимых системных файлов (для родных 64-битных приложений и для их 32-битных версий). Такая же методика применялась в ранних 32-битных системах (Windows 95) для запуска 16-битных программ.

«Длинный» режим не содержит в себе некоторые «рудименты» x86-архитектуры. Например, режим виртуального 8086, сегментированную модель памяти, аппаратную мультизадачность, и прочее.

«Длинный» режим имеет одну яркую особенность: его активация производится посредством установки флага CR0.PG. Он применяется для включения страничного MMU (если это переключение разрешено (EFER.LME=1). Если переключение недопустимо, включение MMU происходит в «наследственном» режиме.

Так, исполнение 64-битного кода с запрещенным страничным преобразованием невозможно, что приводит к определенным сложностям в программировании, ведь при переключении из «длинного» в «наследственный» режим (и обратно) необходим двойной сброс MMU. Для этого код переключения должен быть в тождественно отображенной странице.

«Legacy Mode»

Этот режим зовется «наследственным» по той причине, что дает возможность процессору AMD64 работать с инструкциями, которые рассчитаны для x86-процессоров. Кроме того, в рамках активации данного режима, осуществляется полная совместимость с 32-битным кодом и соответствующими ОС.

Процессор в «наследственном» режиме работает точно так же, как стандартный x86-процессор. Дополнительные функции, доступные под архитектурой AMD64, становятся неактивны.

При активации данного режима, 64-битные программы и соответствующие операционные системы функционировать не будут.

Особенности

Набор инструкций x86-64 (позже — AMD64), выпущенный компанией AMD — это расширение Intel IA-32 (x86-32). Ключевая отличительная черта AMD64 кроется в поддержке 64-битных регистров общего назначения, а также 64-битных арифметических/логических операций над целыми числами и 64-битных виртуальных адресов.

Чтобы осуществить адресацию регистров, для команд введены специальные «префиксы расширения регистра». Специально для них был выбран диапазон кодов 40h-4Fh, использующихся для команд INC и DEC в 32-битных режимах. Команды INC и DEC в 64-битном режиме кодируются в общей двухбайтовой форме.

Платформа x86-64 включает в себя:

  • Шестнадцать целочисленных 64-битных регистра общего назначения (RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP, R8 — R15);
  • Восемь 80-битных регистров с плавающей точкой (ST0 — ST7);
  • Восемь 64-битных регистров Multimedia Extensions (MM0 — MM7, общее пространство с регистрами ST0 — ST7);
  • Шестнадцать 128-битных регистров SSE (XMM0 — XMM15);
  • 64-битный указатель RIP и 64-битный регистр флагов RFLAGS.


Сегментирование

В ходе создания архитектуры x86-64, специалисты компании AMD пришли к решению окончательно покончить с главным «рудиментом» архитектуры x86 — сегментной моделью памяти. Она поддерживалась еще во времена 8086/80286.

При создании новой версии продукта виртуализации, программисты VMware обнаружили ряд непреодолимых трудностей. Загвоздки возникали в процессе реализации виртуальной машины для 64-битных систем. Чтобы отделить код монитора от кода «гостя», программа применяла механизм сегментации, но данная задача так и не была реализована на практике.

После ряда неудачных экспериментов, компания AMD возобновила ограниченный вариант сегментной организации памяти (начиная с ревизии D архитектуры AMD64). Это дало возможность запускать 64-битные операционные системы в виртуальных машинах. Компания Intel не стала следовать такому примеру. Чтобы осуществить проверку процессора на предмет возможности запуска 64-битных гостевых операционных систем, VMware снабжает продукты специальной утилитой.

Команды LAHF и SAHF, вырезанные изначально, были возвращены в систему команд из-за их активного использования в программном обеспечении виртуализации.

По мере развития средств аппаратной виртуализации (Intel VT, AMD-V), необходимость в сегментации постепенно утрачивается.

Adblock
detector