CPU架构的演进（及其背后的指令集的演进）

一. CISC（复杂指令集）的x86与x64架构的对比
1. x86 架构 （是Intel 主导）
1978 年由 Intel 推出 8086 处理器，奠定基础，后续迭代（如 80286、80386）逐步形成 32 位标准（IA-32）。
当时长期占据 PC 和服务器市场，成为行业标准，其他厂商（如 AMD、VIA）通过授权或兼容设计参与竞争。

2. x64 架构（由AMD 开创，Intel 跟进）
2000 年代初，64 位计算需求兴起，Intel 推出不兼容 x86 的 IA-64（安腾），但市场接受度低（即便盟友微软都未如约推出专门适配它的Windows版本）。
2003 年 AMD 发布 x86-64（后称 AMD64），在 x86 基础上扩展 64 位指令，完美兼容 32 位软件，迅速成为主流。
2004 年 Intel 放弃 IA-64，推出兼容 AMD64 的 EM64T（后称 Intel 64），此后形成 x86-64 统一生态的局面。
AMD 凭借 x86-64 实现技术反超，迫使 Intel 跟随其标准，是商业竞争中的经典案例。

3. 市场对比的核心点
技术迭代：x64 是 x86 的进化，对比本质是 32位 vs 64位 架构差异，而非单纯公司竞争。

4. 概念澄清
x64 ≠ Intel 的 IA-64：Intel 安腾（IA-64）与 x86 不兼容（采用全新 VLIW 架构），主要用于高端服务器且已退出市场。

5. 现状与未来
x86：32 位面临淘汰，新硬件和操作系统正逐步放弃 32 位支持，开发者重心全面转向 64 位。
x64：x86-64居统治地位，是 PC/服务器主流架构，但面临 ARM 架构（如苹果 M 系列、云计算芯片）的挑战。

总结来说，x86 和 x64 的对比本质是技术代际演进，AMD 在 64 位化过程中的创新打破了 Intel 的垄断，最终顺应时代趋势推动整个行业向 64 位迁移，形成如今高度统一的 x86-64 生态。

 

二、CISC与RISC指令集的历史演进
1. CISC的起源与早期发展
CISC（复杂指令集计算机）起源于20世纪60-70年代，其设计理念是通过硬件直接支持复杂指令，减少程序指令数量以优化内存使用。CISC指令集包含可变长度指令和多种寻址模式。
CISC指令集经典产品即Intel x86系列产品，列表如下：
8008（1972）、8080（1974）等8位处理器。
8086（1978）：16位的x86架构即典型CISC设计，支持段寻址和微码实现复杂操作（如乘除法指令）。
80286（1982）：引入保护模式，支持虚拟内存，晶体管数增至12万。
80386（1985）：首款32位x86处理器，支持4 GB线性寻址和多任务。
Pentium系列（1993起）：引入超标量架构（P5）、MMX指令集（多媒体加速）、多核技术（2005年Pentium D）。
x86-64扩展（2003）：AMD推出兼容32位的64位扩展（x86-64），Intel随后跟进（EM64T）。

2. RISC的诞生与核心理念
1960年代先驱：CDC 6600（1964年）采用load/store架构，被视为RISC雏形；IBM 801项目（1975年）首次系统化实践RISC理念，强调单周期指令执行。
RISC（精简指令集计算机）由加州大学伯克利分校的David Patterson等人于1980年提出，旨在通过简化指令集（固定长度、单周期执行）提高执行效率。早期代表包括RISC-I（1981）和RISC-II（1983），其设计强调流水线化和寄存器重用。性能超越同期CISC芯片，奠定了RISC方法论。RISC理念启发了后续架构如ARM（Acron1983）、MIPS（斯坦福1981）和PowerPC的诞生。

3. RISC与CISC的融合
20世纪90年代后，两种架构逐渐融合：
CISC处理器引入RISC特性：如x86通过指令解码器将复杂指令拆分为微操作（μops），实现类似RISC的流水线执行。
RISC架构扩展功能：ARM增加SIMD指令和超标量设计，部分指令执行周期超过单周期。

三、其他RISC处理器架构的发展
1. PowerPC：从巅峰到边缘
诞生：1991年由美国IBM（曾推出801 risc开创原型机（1975）、RT PC工作站（1986））、Apple、Motorola基于RISC联合开发，用于Mac、游戏机（如任天堂GameCube）和服务器。
AIM联盟曾经在90年代与x86激烈竞争，1995年即推出620工作站是64位产品，性能大大优于同时期的Intel Pentium芯片；但是在软件上研发力量不足，市场败给了更新快速、规模成本优势更明显的WIntel联盟， Windows没主动兼容PowerPC，而苹果自己OS也不容易兼容Intel x86。
【苹果公司小插曲：96年steve jobs重回苹果，带回了离开苹果的10年间开发的基于unix的NeXTSTEP操作系统，构成苹果新一代操作系统OS X（2001年推出；2002Macintosh电脑默认搭载，2005 OS 9彻底退出）的核心基础。标志着苹果从封闭的旧架构：Classic Mac OS架构转向基于Unix的现代操作系统，OS X的Unix兼容性（通过POSIX认证）使其获得了企业、开发者和科研领域的认可，同时继承了Unix的稳定性与安全性，为后来的iOS、iPadOS等奠定了基础。Jobs借此回归并推动苹果向软硬件整合的创新模式转型。】
衰落：技术迭代缓慢，未能适应移动端需求，2005年苹果转投Intel x86-64，AIM联盟解体，IBM将重心转向服务器市场。2010年后逐渐被ARM取代。
现状：任天堂GameCube、Wii采用PowerPC架构，索尼PS3搭载Cell处理器（含PowerPC核心）。Power ISA于2019年开源，试图复制RISC-V的成功路径，但生态影响力有限。

2. ARM：移动领域的霸主
起源：ARM架构由英国 Acorn公司于1983年设计，早期基于RISC原则，强调低功耗；后来有所扩展。
崛起：2007年Apple iPhone采用ARM芯片，推动其在智能手机领域垄断。2020年Apple M1芯片进一步扩展至PC市场。
技术特点：精简指令集（Thumb模式）、高能效比、模块化扩展（如NEON SIMD）。

3. MIPS生态融合入RISC-V
MIPS：1984年由美国斯坦福团队开发，与SPARC、ARM同属第一代RISC架构，广泛应用于早期工作站（如SGI）、路由器（如思科）和嵌入式系统（如PlayStation 1）。
从MIPS I（1985年R2000）到MIPS V，再到MIPS32/64（支持32/64位），始终维持RISC特性、严格遵循RISC理念，未转向复杂指令集（CISC）。
MIPS因生态不足于2021年已转向RISC-V，但其历史地位仍标志着RISC架构的成功实践。

RISC-V：2010年由美国伯克利团队设计，开源指令集，模块化扩展（如RV32I、浮点扩展），适用于IoT和定制芯片。

4. SPARC 竞争中逐步萎缩
1985年由Sun Microsystems（现为美国Oracle子公司）提出了RISC（精简指令集）架构：SPARC（Scalable Processor Architecture）。其设计初衷是提供高性能、可扩展的处理器架构，主要面向工作站和服务器市场。SPARC的设计灵感来自加州大学伯克利分校的RISC研究（如RISC-I/II项目）。
1987年：Sun推出首款SPARC处理器（SPARC V7），用于Sun-4系列工作站，标志着SPARC的商业化起步。
1990年代：SPARC V8（32位，支持多核）和V9（1993年，引入64位架构）相继发布。V9版本增强了浮点运算和多线程能力，被Solaris操作系统广泛支持。
2000年代：Sun推出UltraSPARC系列（如T1/T2），强调多核多线程（如T1的8核32线程），面向数据中心和高性能计算。
2005年，Sun开源UltraSPARC T1（OpenSPARC），推动了学术和嵌入式应用。欧洲航天局（ESA）的LEON处理器（基于SPARC V8）用于卫星和航天器。
2010年，Oracle收购Sun后，继续开发SPARC（如SPARC M7），但市场份额因x86和ARM的竞争逐渐萎缩。
Oracle于2017年停止SPARC设计，转向支持富士通的SPARC64 XII。
目前SPARC在特定领域（如航空、金融）仍有应用，但已不再是主流，