16-bit, 32-bit va 64-bit

X86 oilaviy darsliklar arxitekturasi [a] dastlab Intel 8086 mikroprotsessor va uning 8088 variantiga asoslangan holda Intel tomonidan ishlab chiqilgan. 8086 1978 yilda 8-bitli Intel 8080 mikroprotsessorining to'liq 16-bitli kengaytmasi sifatida oddiy 16-bitli manzil bilan qoplanganidan ko'ra ko'proq xotira manzili uchun echim sifatida xotira segmentatsiyasi bilan taqdim etildi. "X86" atamasi Intel 8086 protsessorining bir nechta vorislarining nomlari "86" bilan tugashi sababli paydo bo'ldi, jumladan 80 886, 80286, 80386 va 80486 protsessorlari.

x86
dizayner

Intel, AMD
Bitlar
16-bit, 32-bit va 64-bit
Tanishtirdi
1978 (16 bit), 1985 (32 bit), 2003 (64 bit)
dizayn
CISC
Bir tur
Ro'yxatga olish xotirasi
kodlash
O'zgaruvchan (1 dan 15 baytgacha)
dallanma
Shart kodi
Bayt tartibi
biroz
Sahifa hajmi
8086 - i286: yo'q
i386, i486: 4k sahifalar
P5 Pentium: 4 MB sahifalar qo'shildi
(Oldingi haq: 4 KB → 2 MB)
x86-64: 1 GB sahifalar qo'shildi
kengaytirish
x87, IA-32, x86-64, MMX, 3DNow! , SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, SSE4.2, SSE5, AES-NI, CLMUL, RDRAND, ShA, MPX, SGX, XOP, F16C, ADX, tana massasi indeksi, FMA, AVX, AVX2, AVX512, VT s, AMD-V, TSX, ASF
ochiq
Qisman. Ba'zi rivojlangan x86 funktsiyalari Intel litsenziyasini talab qilishi mumkin; x86-64 AMD qo'shimcha litsenziyasini talab qilishi mumkin. 80486 protsessori 20 yildan ortiq vaqt davomida bozorda bo'lgan [1] va shuning uchun patentga oid da'vo mavzusi bo'la olmaydi. Shunday qilib, 586 yilgacha x86 arxitekturasi to'plami to'liq ochiladi.
Ro'yxatdan o'tish
Umumiy maqsad
16 bit: 6 yarim ochiq registrlar, BP va SP universal emas
32-bit: 8 GPR, shu jumladan EBP va ESP
64 bitli: 16 GPR, shu jumladan RBP va RSP
Suzuvchi nuqta
16-bit: ixtiyoriy avtonom x87 FPU
32-bit: ixtiyoriy mustaqil yoki o'rnatilgan x87 FPU, keyingi protsessorlarda o'rnatilgan SSE2 modullari
64-bit: x87 va SSE2 o'rnatilgan modullar, keyinchalik dasturlar AVX2 va AVX512-ga kengaytirildi

X86 arxitekturasi 1978 yilda chiqarilgan Intel 8086 mikroprotsessor chipiga asoslangan.

Intel Core 2 Duo - x86-ga mos keladigan, 64 bitli ko'p yadroli protsessor namunasi

AMD Athlon (oldingi versiyasi) - texnik jihatdan mukammal, ammo x86-ning to'liq muvofiqligi

Yillar davomida x86 yo'riqnomasi to'plamiga ko'plab qo'shimchalar va kengaytmalar qo'shildi, bu deyarli to'liq orqaga moslik bilan to'liq mos keladi. [b] Arxitektura Intel, Cyrix, AMD, VIA Technologies protsessorlarida va boshqa ko'plab kompaniyalarda amalga oshirildi; Zet SoC platformasi (hozircha harakatsiz) kabi ochiq manba dasturlari ham mavjud. [2] Biroq, ulardan faqat Intel, AMD, VIA Technologies va DM & P Electronics x86 arxitektura litsenziyalariga ega va ulardan faqat bittasi ikkitasi zamonaviy 64 bitli zamonaviy dizaynlarni faol ishlab chiqaradi.

Ushbu atama IBM PC bilan muvofiqligi bilan sinonim emas, chunki u ko'plab boshqa kompyuter uskunalarini nazarda tutadi; O'rnatilgan tizimlar, shuningdek umumiy maqsadli kompyuterlar x86 chiplarini kompyuterga mos bozor paydo bo'lguncha ishlatgan, [c] ularning ba'zilari IBM PC (1981) dan oldin bo'lgan.

2018 yil holatiga sotilayotgan shaxsiy kompyuterlar va noutbuklarning aksariyati x86 arxitekturasiga asoslanadi, boshqa toifalar, ayniqsa katta hajmlarda [ehtiyojni tushuntirish] mobil kategoriyalar, masalan, smartfon yoki planshetlarda ARM ustunlik qiladi; Oxir-oqibat, x86 hisoblash resurslaridan intensiv foydalanadigan ish stantsiyalari va bulutli hisoblash segmentlarida ustunlikni davom ettirmoqda. [3]
80-yillarda va 90-yillarning boshlarida, 8088 va 80286-lar hali ham keng qo'llanilganda, x86 atamasi odatda har qanday 8086-ga mos keladigan protsessorga tegishli edi. Ammo bugungi kunda x86 odatda 3238 yo'riqnomasi 80386 bilan ikkitomonlama moslikni nazarda tutadi. Buning sababi shundaki, ushbu ko'rsatma to'plami ko'plab zamonaviy operatsion tizimlar uchun eng kam tarqalgan mazmundagi narsaga aylangan va ehtimol ushbu atama aylanganligi sababli. 1985 yilda 80386 kiritilgandan keyin keng tarqalgan.

8086 va 8088-ning joriy etilishidan bir necha yil o'tgach, Intel nomlash sxemasi va terminologiyasiga biroz murakkablik qo'shdi, chunki shov-shuvli, ammo baxtsiz Intel iAPX 432 protsessorining iAPX muvaffaqiyatli 8086 oilalar chipida sinovdan o'tkazildi, [d] tizim darajasidagi prefiksning bir turi sifatida ishlatiladi. . 8086 tizimi, shu jumladan 8087 va 8089 singari protsessorlar, shuningdek, oddiy Intel o'ziga xos tizim chiplari [e] shu tarzda iAPX 86 tizimida tavsiflangan. [4] [f] Shuningdek, iRMX (operatsion tizimlar uchun), iSBC (bitta platali kompyuterlar uchun) va iSBX (8086 arxitekturasiga asoslangan ko'p modulli platalar uchun) - barchasi birgalikda Microsystem 80 sarlavhasi ostida bo'lgan. [5] [6] Biroq, bu nomlash sxemasi vaqtinchalik bo'lib, 1980-yillarning boshlarida bir necha yillar davomida ishlagan. [g]

8086 birinchi navbatda o'rnatilgan tizimlar va kichik ko'p foydalanuvchilik yoki bitta foydalanuvchi kompyuterlari uchun mo'ljallangan bo'lsa-da, asosan muvaffaqiyatli 8080-ga mos Zilog Z80-ga javob sifatida, x86 liniyasi tez orada o'z imkoniyatlarini va hisoblash quvvatini kengaytirdi. Bugungi kunda x86 ikkala ish stolida ham, noutbukda ham shaxsiy kompyuterlarda keng tarqalgan va o'rta masofadagi kompyuterlarda, ish stantsiyalarida, serverlarida va TOP500 superkompyuterlarining yangi klasterlarida qo'llaniladi. Ko'p sonli dasturiy ta'minot, shu jumladan x86 operatsion tizimlarining katta ro'yxati x86-ga asoslangan uskunalardan foydalanadi.

Biroq, zamonaviy x86 ko'milgan tizimlarda nisbatan kam uchraydi va kichik, kam quvvatli dasturlar (kichkina batareyalardan foydalangan holda), shuningdek, maishiy texnika va o'yinchoqlar kabi arzon narxlardagi mikroprotsessor bozorlarida sezilarli x86 mavjudligi yo'q. [h] Oddiy 8 va 16 bitli arxitekturalar bu erda keng tarqalgan, ammo x86-ga mos keladigan VIA C7, VIA Nano, AMD-ning Geode, Athlon Neo va Intel Atom ba'zi 32-va 64-bitli dizaynlarga nisbatan ba'zi misollarda foydalanilgan. kam quvvatli va arzon narxlardagi segmentlar.

Intelning o'zi ham bir nechta birinchi 8-bitli oddiy mikroprotsessorlardan ishlab chiqilgan "nafis emas" x86 arxitekturasining bozor hukmronligini tugatishga urinishlar qilingan. Bunga misollar iAPX 432 (dastlab "Intel 8800" deb nomlangan loyiha [8]), Intel 960, Intel 860 va Intel / Hewlett-Packard Itanium arxitekturasi. Shu bilan birga, x86 mikroarxitekturasini, sxemalarini va yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishni doimiy takomillashtirish ko'plab segmentlarda x86ni almashtirishni qiyinlashtiradi. AMD-ning 64 bitli x86 kengaytmasi (natijada Intel mos dizayn bilan javob qaytardi) [9] va zamonaviy ko'p yadroli protsessorlar sifatida x86 chiplarining kengaytirilishi x86-ni ta'kidlab, o'rnatilgan sanoat standartlarini doimiy ravishda takomillashtirish mutlaqo yangi arxitekturalarning raqobatdoshligini bardosh bera olishining misolidir. [10]

64 bitgacha tugmalar (virtual manzillarda bitlarni taqiqlash uchun) va boshqa selektor tafsilotlari sezilarli darajada qisqartirildi, joylashuvga bog'liq bo'lmagan kodni bajarishni soddalashtirish uchun RIPga (qo'llanma ko'rsatgichi) nisbatan xotiraga murojaat qilish uchun manzillar rejimi qo'shildi. ba'zi operatsion tizimlardagi umumiy kutubxonalarda.

128-bitli tahrir
Shuningdek qarang: Oqimli SIMD kengaytmalari. § Registrlar.
SIMD XMM0 - XMM15 ro'yxatga oladi.

256 bit tahrirlash

Shuningdek qarang: Kengaytirilgan vektor kengaytmalari. § Yangi xususiyatlar.
SIMD YMM0 - YMM15 ro'yxatga oladi.

512 bit tahrirlash

Shuningdek qarang: Kengaytirilgan Vektorli kengaytmalar § AVX-512
SIMD ZMM0 - ZMM31 ro'yxatga oladi.

Turli xil / maxsus maqsadlar

X86 himoyalangan rejimga ega protsessorlar i.e. 80286 va undan keyingi protsessorlarda uchta tavsiflovchi registrlar (GDTR, LDTR, IDTR) va vazifalar registri (TR) mavjud.

32 bitli x86 protsessorlari (80386 dan boshlab) turli xil maxsus / turli xil registrlarni, masalan, boshqarish registrlarini (CR0 - 4, CR8 faqat 64 bit uchun), disk raskadrovka registrlarini (DR0 orqali 3, plyus 6 va 7), sinov registrlari (TR3 - 7; faqat 80486) va maxsus registrlar (Pentium [o] bilan paydo bo'lgan MSRlar).

Maqsadni tahrirlash
Garchi asosiy registrlar (yo'riqnoma ko'rsatuvchisi bundan mustasno) yo'riqnomaning 32 va 64 bitli versiyalarida "universal" bo'lsa ham va undan biron bir narsa uchun foydalanish mumkin bo'lsa-da, dastlab ular quyidagi maqsadlarda ishlatilishi taxmin qilingan:

AL / AH / AX / EAX / RAX: batareya

BL / BH / BX / EBX / RBX: asosiy indeks (massivlardan foydalanish uchun)
CL / CH / CX / ECX / RCX: Hisoblagich (ko'chadan va simlardan foydalanish uchun)
DL / DH / DX / EDX / RDX: Batareya aniqligini oshirish (masalan, 32 bitli 64 bitli operatsiyalar uchun 32 bitli EAX va EDX ni 32 bitli kod bilan birlashtirish)
SI / ESI / RSI: simli operatsiyalar uchun manba indeksi.
DI / EDI / RDI: Simli operatsiyalarni bajarish uchun mo'ljallangan indeks.
SP / ESP / RSP: yuqori to'plam manzili uchun stack marker.
BP / EBP / RBP: Joriy suyakka ramkasining manzilini saqlash uchun tayanch ustun ko'rsatkichi.
IP / EIP / RIP: qo'llanma qo'llanmasi. Dastur hisoblagichini, keyingi qo'llanmaning manzilini o'z ichiga oladi.
Segment registrlari:

CS: kod
DS: ma'lumotlar

SS: suyakka
ES: qo'shimcha ma'lumotlar
FS: Qo'shimcha ma'lumotlar № 2
GS: №3 qo'shimcha ma'lumotlar
Faqat 64 bitli rejimda mavjud bo'lgan qolgan 8 registrlar uchun maxsus maqsadlar ta'minlanmagan.

Ushbu registrlardan maqsadga muvofiq foydalanishda ba'zi ko'rsatmalar yanada samarali tuziladi va bajariladi. Masalan, AL-ni batareya sifatida ishlatish va unga darhol bayt qiymatini qo'shish 04h operatsion kodini AL-ga tezkor ravishda qo'shishga olib keladi, BL registridan foydalanish esa 80C3h registriga qo'shish uchun keng tarqalgan va uzoqroq operatsion kodni yaratadi. Yana bir misol - bu AX va DX registrlari bilan maxsus ishlaydigan qo'shaloq aniqlik va bo'linish.

Zamonaviy kompilyatorlar sib-baytni (Scale -Index-Base-Base bayt) joriy etishdan foyda ko'rishdi, bu registrlarni xuddi shu usulda (mini-kompyuter kabi) qayta ishlashga imkon beradi. Biroq, bitta darajali baytdan universal foydalanish maqbul emas, chunki u faqat kerak bo'lganda tanlangan foydalanishga qaraganda uzoqroq kodlashni yaratadi. (Sib baytining asosiy afzalligi - bu ortogonallik va uni taqdim etadigan yanada kuchli adreslash usullari, bu sizga ko'rsatmalarni tejash va manzillarni hisoblash uchun registrlardan foydalanishga imkon beradi, masalan, indeksni o'lchash.) Ba'zi bir maxsus ko'rsatmalar asbob-uskunalarni loyihalashda ustuvorlikni yo'qotdi va kichik kichkinalarga qaraganda sekinroq bo'ladi. kod ketma-ketligi. Buning yaqqol misoli - LODSW ko'rsatmasi.

Tuzilmani tahrirlash

Umumiy foydalanish uchun registrlar (A, B, C va D)
64 56 48 40 32 24 16 8
R? X
E X
? X
? HOUR? L