本帖最后由 山东_朱文鑫 于 2023-6-1 00:01 编辑
大家好，我是大白，请你一定要勇敢地为自己站出来，温柔地推翻这个世界，然后把世界变的更加美好。依旧感谢各位小伙伴的一路支持与陪伴。
本篇依旧借上篇文章国产化之路介绍以及信息汇总一篇通，从中介绍了国产化相关的背景信息，以及个人整合的一下信息材料与各位小伙伴进行分享学习，小伙伴们每天在说的X86、ARM等架构，真正的了解这些架构的原理与底层吗？
上篇文章在CPU处理这一部分引出了各种CPU下的架构或指令集下的主流CPU处理器，从本篇开始我们就开始深入学习CPU下的各类不同架构或指令集的原理底层，本篇就从我们熟知的X86的架构开始讲解。
我们所说的X86，是指基于Intel X86架构处理器的一套指令集，即X86指令集，而CPU的架构是最底层的，是处理器的硬件结构，即CPU按照什么样的硬件结构来设计（架构是一个框架，架构确定，则硬件结构大体就确定了，同一架构的不同型号CPU可能只是某些细节设计不一样）
并且架构CPU的指令集，是由该CPU架构决定的，如X86指令集，是因为该CPU采用了X86结构，所以才叫X86指令集，指令集是指某种架构CPU能实现的所有功能，这些功能对应的代码编号构成指令集。
代码编号应该就是指机器码这种底层代码，某种架构CPU架构确定后，代码编号就确定了，这些编号反映了CPU以什么样的方式去执行某些功能，决定了硬件的执行方式；前面说这些代码编号可能就是机器码，机器码就是二进制数字，二进制数字反映在电路上就是高低电平，从而驱动电路运行；不同代码编号的二进制数字排列就不同，所以驱动电路的高低电平就不同，所以电路执行的方式就不同。
x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现，它是从Intel 8008处理器中发展而来的，而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用，之后x86便成为了个人计算机的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构，并且X86架构使用了CISC(复杂指令集计算机)。
早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是 CISC要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务，虽然CPU作为处理核心，但是单独的CPU是无法完成复杂的计算机动作、应用等任务。
计算的处理模式：
所以CPU是这台计算机的大脑，总线组成CPU和其他设备的高速通道，内存存储介质，保存CPU计算的中间结果，加上其他设备如：显卡/显示器、磁盘控制器/磁盘、usb控制器/鼠标键盘等，组成了一整个计算机体系结构。
CPU和内存是完成计算任务的核心组件，CPU其实也不是单独一块，它包括三个部分，运算单元 ，数据单元和控制单元。
1.运算单元只管算，例如做加法，做位移等等。但是它不知道应该算哪些数据，运算结果应该放在哪里。运算单元计算的数据如果每次都要经过总线，到内存中去现拿，这样就太慢了。
2.所以有了数据单元。数据单元包括CPU内部的缓存和寄存器组，空间很小，但是速度飞快，可以暂时存放数据和运算结果。
3.有了放数据的地方，也有了算的地方，还需要有个指挥到底做什么运算的地方，这就是控制单元。控制单元是一个统一的指挥中心，它可以获得下一条指令，然后执行这条指令，这个指令会指定运算单元取出数据单元的某几个数据，计算出结果，然后放在数据单元的某个地方。
CPU的控制单元中，有一个指令指针寄存器，执行的是下一条指令执行的地址，控制单元会不停的将代码段的指令拿出来，先放进指令寄存器，当前的指令分为俩部分，一部分是做什么操作，是加法还是位移；一部分是操作哪些数据。
CPU和内存传输数据都是依靠总线，总线上主要有俩类数据，一个是地址数据，也就是我想拿内存中哪个位置的数据，这类总线叫做地址总线(Address bus);另一类总线叫数据总线(data bus)。
关于X86的架构，上述也说到是从Inter 8086中央处理器出现，x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集计算机。字组（word, 4字节）长度的存储器访问允许不对齐存储器地址，字组是以低位字节在前的顺序储存在存储器中。在较新的微架构中，x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行，从而获得可与RISC比拟的超标量性能，而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式，分别是真实模式，保护模式，系统管理模式以及虚拟V86模式。
1.数据单元，为了暂存数据，8086处理器内部有8个16位的通用寄存器，也就是刚才说的CPU内部的单元数据，分别是AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI，这些寄存器主要用于在计算过程中暂存数据。这些寄存器比较灵活，其中AX，BX，CX，DX可以分为俩个8位的寄存器来使用，分别是AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL其中H就是High（高位），L是LOW(低位),这样，比较长的数据也可以暂存。
2.控制单元，IP寄存器就是指令指针寄存器（instruction Pointer register），指向代码段中下一条指令的位置，CPU会根据它来不断的将指令从内存的代码中，加载到CPU的指令队列中，然后交给运算单元去执行。每个进程都分代码段和数据段，为了指向不同进程的地址空间，有四个16位的段寄存器，分别是CS，DS，SS，ES。其中CS是代码段寄存器(Code segment register)，通过它可以找到代码在内存中的位置。DS是数据段的寄存器，通过它可以找到数据在内存中的位置。SS是栈寄存器(Stack register)。栈是程序运行中的一个特殊的数据结构，数据的存取只能从一端进行，秉承后进先出原则，push就是入栈，pop就是出栈。
再就是关于CPU的32位与64位，因为64位是对32位处理器的延伸性兼容，我们主要看一下32位
在32位处理器中有32根地址总线，可以访问2^32=4G的内存。通用寄存器有扩展，可以将8个16位的扩展到8个32位的，但是依然可以保留16位的和8位的使用方式，其中指向下一条指令的指令指针寄存器IP，就会扩展成32位的，同样也兼容16位的，而64位则会在应用、内存拓展性等方面更大的拓展了32位下的空间。
本篇主要是详解处理器芯片X86架构下的底层原理，以及各个组成模块下的交互方式，以及32下与64位下的主要结构。
以上就是本次的处理器芯片架构或者指令集之X86架构的帖子，感谢大家的参阅支持，一同学习，向大家提供更加优质的技术信息！
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为者常成，行者常至。——《晏子春秋》
好的今天就到这里，老样子，感谢各位大神的参阅，孩子为了挣豆子不容易，孩子家里穷没豆子吃饭了！！！  | 
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发表于 2023-5-29 10:24
技术研究员3级 
