x86(32b)、x64(64b) 的由来

x86、x64 的由来

  • 为什么通常用 x86 表示 32 位 cpu，x64 表示 64 位 cpu？
  • 为什么不用 x32 表示 32 位 cpu？

简单来说：“x86” 是家族姓氏，而 “x64” 是后来为了对称生造出来的市场营销名字。

这里的逻辑断层是因为这两个名字的来源完全不同：一个是基于芯片型号命名的，一个是基于位宽命名的。

我们来扒一下这段计算机历史。

1. 为什么叫 "x86"？（源自型号）

x86 并不是指“86位”，而是指 Intel 的 8086 系列 CPU。

  • 起源 (16-bit)： 1978年，Intel 发布了划时代的 8086 处理器（16位）。
  • 延续： 随后发布了 80186、80286。
  • 32位革命： 到了 80386（即 i386），Intel 将架构扩展到了 32位。随后是 80486。
  • 通配符 "x"： 开发者和媒体发现这些芯片都以 "86" 结尾，于是用数学里的未知数 \(x\) 来代替前面的数字，统称为 x86 架构。

1. 数学传统：\(x\) 代表未知数

在代数（Algebra）中，自 17 世纪法国数学家笛卡尔（René Descartes）以来，习惯上用字母表的最后几个字母（\(x, y, z\)）来表示未知量，用前几个字母（\(a, b, c\)）表示已知常量。

这种习惯深深影响了理工科思维。当人们看到一系列数字在变化，而后缀保持不变时，本能地就会用 \(x\) 去替代那个变化的数字。

2. 这里的 \(x\) 具体指代什么？

在 80 年代末到 90 年代初，Intel 的 CPU 命名遵循一个非常清晰的递增规律（通常省略前缀 80）：

  • Gen 1: 8086
  • Gen 2: 80286 (常被称为 286)
  • Gen 3: 80386 (常被称为 386)
  • Gen 4: 80486 (常被称为 486)
  • Gen 5: 理论上应该是 586...

在这个序列中，2, 3, 4, 5 是变化的代（Generation），而 86 是不变的基底（Base）。

为了用一个简短的术语概括“所有兼容 386/486 指令集的处理器家族”，技术圈就抽离出了这个变化的数字，用 \(x\) 代替：

\[x \in \{80, 1, 2, 3, 4, 5...\} \]

所以：\(x86\) = \([Any\ Number] + 86\)

这就像我们在写正则（Regex）或者 Glob pattern 时写 *86 或者 ?86 一样，但在口语和书面简写中，x 比 * 更容易发音和书写。

3. 一个关键的历史转折：商标法逼出了 "x86"

还有一个非常现实的法律原因，导致了“x86”这个统称的固化。

在 386 和 486 时代，Intel 遇到了大麻烦。AMD 和 Cyrix 等竞争对手也生产兼容 CPU，并且也直接叫 "AMD 386" 或 "Cyrix 486"。

Intel 试图起诉他们侵权，但美国法院裁定：数字（如 386、486）是通用描述，不能注册为商标。 这意味着谁都可以卖叫 "486" 的芯片。

为了建立品牌护城河，Intel 在第 5 代处理器时，决定不再叫 "586"，而是生造了一个单词 —— Pentium（奔腾）（词根 Pent- 代表 5）。

这就带来了一个命名法上的断层：

  • 产品名不再是数字了（Pentium, Core, Xeon...）。
  • 但底层的指令集架构（ISA）依然没变，依然是向下兼容 386/486 的。

于是，"x86" 就成了唯一的选择，用来指代“那个由 Intel 发明、以 86 结尾的数字系列发展而来、现在大家都在用的指令集架构”。它从一个简单的缩写，变成了一个正式的行业术语。

总结

用 x 是因为：

  1. 程序员/数学思维： \(x\) 是最标准的“变量”符号。
  2. 模式匹配： 286, 386, 486 -> x86。
  3. 行业需求： 当 Intel 改名 Pentium 后，业界急需一个中立的词来统称这个架构家族，x86 完美胜任。

关键点： 当时并没有“x32”这个叫法，因为 x86 这个名字已经深入人心，代表了整个指令集家族。哪怕到了奔腾（Pentium）时代，虽然名字变了，但本质上还是属于 x86 架构（32位）。

所以，x86 在很长一段时间里，默认就指代 32 位 的 Intel 架构。

2. 为什么叫 "x64"？（源自妥协与营销）

这涉及到一段 Intel 和 AMD 的恩怨情仇。

  • Intel 的傲慢 (IA-64)： 2000年初，Intel 想要抛弃陈旧的 x86 包袱，搞了一个全新的纯 64 位架构，叫 Itanium (安腾)，架构代号 IA-64。它不兼容 x86 代码，如果你想在上面跑老的 32 位程序，速度极慢。
  • AMD 的偷袭 (AMD64)： AMD 此时做了一个聪明的决定。他们在原有的 x86（32位）基础上进行扩展，增加了 64 位寄存器，但保留了对 32 位的完美兼容。他们把这个架构命名为 AMD64（或者叫 x86-64）。
  • 市场的选择： 程序员和用户都讨厌 Intel 的 IA-64（因为不兼容），而疯狂拥抱 AMD64。Intel 被迫投降，在自己的 CPU 里也照抄了 AMD 的这套扩展指令集（起初还要面子叫 EM64T，后来也认了）。

名字的诞生：

操作系统厂商（主要是微软）和软件商在这个时候犯难了：

  • 叫 AMD64？Intel 肯定不干，毕竟 Intel 市场份额大。
  • 叫 x86-64？太长了，啰嗦。
  • 叫 IA-64？不行，那是安腾（Itanium）的专用名，已经失败了。

为了中立且直观，大家决定模仿 x86 的叫法，但强调其 64位 的特性，于是生造了 x64 这个词。

3. 为什么不叫 "x32"？

其实在某些语境下，为了和 x64 对仗，人们确实会把 32 位 x86 称为 "x86-32"。

但不叫 x32 的主要原因有两点：

  1. 先入为主： 在 64 位普及之前，x86 已经统治世界几十年了。所有的文档、编译器开关、文件夹命名（如 Windows 下的 Program Files (x86)）都已经固化了。强行改名叫 x32 会造成巨大的兼容性混乱。

  2. 程序员视角的 "x32" 其实存在（这是个冷知识）：

    在 Linux 系统中，真的有一个叫 x32 ABI 的东西！

    • 它是啥？ 它是 x64 架构下的一种混合模式。
    • 原理： 它使用 x64 的 16个 64位寄存器（性能好），但指针（Pointer）和 long 依然强制限制为 32位（省内存）。
    • 场景： 这种模式适合那些不需要大内存，但需要 x64 寄存器性能的程序。
    • 结论： 因为 x32 ABI 已经被占用了，所以如果你把标准的 32位 x86 叫作 x32，在 Linux 开发圈子里会产生歧义。

总结对照表

常用名称 正式架构名 位宽 来源逻辑
x86 IA-32 / i386 32-bit 继承自 8086 系列芯片的尾号。
x64 x86-64 / AMD64 64-bit 强调位宽，同时为了避免使用 "AMD64" 尴尬而创造的商业名称。
IA-64 Itanium 64-bit Intel 失败的纯 64 位架构，与 x64 不兼容。

所以，这实际上是历史遗留问题（Legacy）碰上了市场营销（Marketing）的结果。

作为程序员，你只需要记住：

看到 x86，想的是 Program Files (x86)，即 32位兼容模式。

看到 x64，想的是 原生 64位模式。

附：8086 的由来

这是一个非常有趣的历史考古题。就像今天的 iPhone 16 不是因为它有 16 个屏幕，Intel 8086 的命名也不是单纯的随机数，而是技术传承和产品序列的组合。

简单来说："80" 是家族姓氏，"86" 是排辈序号。

我们需要把这个数字拆开来看：

1. 前缀 "80"：Intel 处理器家族的代号

在 70 年代，Intel 的微处理器产品线确立了一个不成文的规矩：以 "80" 开头。

这要追溯到它的祖先：

  • 8008 (1972年)： Intel 第一款 8 位微处理器。
  • 8080 (1974年)： 这是一款具有里程碑意义的 CPU，它引发了个人计算机革命（Altair 8800 就用的它）。它定义了后来大部分微处理器的基本架构。

因为 8080 太成功了，Intel 之后的处理器为了蹭这个热度，同时也为了表明“我是 8080 的直系后代/兼容版本”，都保留了 80 这个前缀。

2. 后缀 "86"：为了压过 "85" 一头

为什么是 86？这需要看它的上一代产品：Intel 8085。

  • Intel 8080 需要三种电压 (+5V, -5V, +12V) 才能工作，电路设计很麻烦。
  • Intel 8085 (1976年) 是 8080 的改良版。最大的改进是只需要单一 +5V 电源。
    • 有一种广为流传的说法是：8085 名字里的 "5"，正是代表它只需要 5V 电压。

到了 1978年，Intel 准备发布一款 16位 的处理器。 这款新 CPU 的设计目标是：虽然我是 16 位的，但我得让那些熟悉 8080/8085 的程序员感到亲切，汇编代码稍微改改就能移植过来。

在命名时：

  • 它是 8085 的下一代。
  • 按照序列逻辑，5 后面是 6。
  • 于是，8086 就诞生了。

3. 一个程序员视角的“冷知识”：它其实是个“备胎”

作为程序员，你可能会觉得 8086 这种开创了一个时代的 CPU 一定是 Intel 精心策划的旗舰产品吧？

完全不是。8086 其实是一个原本不被重视的“临时工”项目。

  • 真正的太子 (iAPX 432)： 当时 Intel 倾全公司之力在研发一款名为 iAPX 432 的处理器。它极其超前：32位、硬件支持面向对象、支持垃圾回收、甚至硬件支持多任务调度。Intel 认为这才是未来。
  • 现实的危机： iAPX 432 研发极其困难，不断延期。而竞争对手 Zilog (Z80) 和 Motorola (68000) 正在疯狂抢占市场。
  • 8086 的诞生： 为了填补 iAPX 432 难产留下的市场空白，Intel 临时拉了一支小分队，仅仅用了 10 个星期 就定义了 8086 的指令集，用稍微旧一点的工艺快速搞出了这个芯片。

结果：

  • 那个“完美的” iAPX 432 因为设计太复杂、性能太差，彻底失败了（它是 CISC 复杂指令集的巅峰反面教材）。
  • 而那个“临时拼凑”、“为了兼容旧代码”而设计的 8086，却因为 IBM PC 选择了它的阉割版兄弟（8088），意外地统治了接下来的 40 多年。

总结

  • 80：继承自 8080 家族，代表微处理器产品线。
  • 86：接续在 8085 之后，代表下一代升级产品。

所以，x86 这个名字的源头，其实就是一次“从 5 到 6”的版本号增量（Increment），充满了随意性和历史的巧合。

posted @ 2025-12-02 16:30  光風霽月  阅读(0)  评论(0)    收藏  举报