常見的 CPU 架構有兩種:精簡指令集 (RISC) 與複雜指令集 (CISC) 系統。

精簡指令集 (RISC)

精簡指令集 (Reduced Instruction Set Computer, RISC) 特色:

  1. 微指令集較為精簡,每個指令的執行時間都很短,完成的動作也很單純,指令的執行效能較佳
  2. 遇到要做複雜的事情,就要由多個指令來完成。

常見的採用 RISC 微指令集架構的CPU:

  1. 甲骨文 (Oracle) 公司的 SPARC 系列 → 常用於學術領域的大型工作站中,包括銀行金融體系的主要伺服器也都有這類的電腦架構
  2. IBM 公司的 Power Architecture (包括 PowerPC) 系列 → Sony 的 PS3 就是使用 PowerPC 架構的 Cell 處理器
  3. 與安謀公司 (ARM Holdings) 的 ARM CPU 系列 → 各廠牌手機、PDA、導航系統、網路設備(交換器、路由器等)等

複雜指令集(CISC)

複雜指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC) 特色:

  1. 指令集的每個指令可以執行一些較低階的硬體操作
  2. 指令數目多而且複雜
  3. 每條指令的長度不相同
  4. 因為指令執行較為複雜所以每條指令所花費的時間較長,但個別指令可以處理的工作較為豐富。

常見的採用 CISC 微指令集架構的 CPU:

  1. 主要有 AMD、Intel、VIA 等開發的 x86 架構 CPU
x86 架構小故事

1978年 x86 架構第一次出現在 Intel 8086 的中央處理器中,三年後(1981), Intel 8086 被 IBM PC 所選用, x86 也逐漸成為個人電腦的標準平台。
Intel以外,其他公司也有製造 x86 架構的處理器,市佔僅次於 Intel Pentium 的 AMD 是讓 x86 架構往前一大步的推手。
1978年 Intel 的 8086 中央處理器是 16 位元的處理器,1985 年時 32 位元的 80386 的出現讓處理器進入了一段 32 位元架構的時期。這個 32 位元架構的階段一直持續到 2003 年。這一年,AMD 對 x86 架構發展了 64 位元的擴充,並且命名為 AMD64。 x86 架構的處理器正式進入 64 位元的時代。Intel 不久後也推出了和 AMD64 相容的 Intel 64 (EM64T)處理器,這兩個處理器一般被統稱為 x86-64 或 x64。

不同的 x86 架構的 CPU 差異:

  1. CPU的整體結構(如第二層快取、每次運作可執行的指令數等)
  2. 微指令集的不同。

微指令集不同可能有的差異:

  1. 多媒體程式的運作速度,先進的微指令集可以加快運作速度
  2. 加強虛擬化的效能
  3. 增加能源效率,降低 CPU 耗電量

Note 「位元」指的是 CPU 一次資料讀取的最大量!64 位元的 CPU 代表 CPU 一次可以最多可以讀寫 64bits 的資料,32 位元 CPU 則是 CPU 一次只能讀取 32 位元的意思。 因為 CPU 讀取資料量有限制,因此能夠從記憶體中讀寫的資料也就有所限制。所以,一般 32 位元的 CPU 所能讀寫的最大資料量,大概就是4GB 左右。

作業系統

我們可以把電腦看成一個四層構造,從內到外分別為硬體(hardware)、核心(kernal)、系統呼叫介面、以及應用程式(application)。 Linux 一開始只有 kernal 的部分,但現在我們說到 Linux 大多是指包含 kernal 和系統呼叫介面的 Linux 作業系統。

作業系統(Operating System,OS)的功能:

  1. 處理如管理與組態記憶體、決定系統資源供需的優先順序
  2. 控制輸入與輸出裝置
  3. 操作網路與管理檔案系統等基本事務
  4. 提供一個讓使用者與系統互動的操作介面

作業系統會使用硬體的功能函數來和硬體進行溝通,由於不同的硬體的功能函數不相同,所以同一套作業系統無法在不同的硬體平台上面運作。
舉例來說,如果我們有一套運行在 Intel x86 設備上的 OS,而我們想讓這套 OS 可以在 IBM 的 Power CPU 上運行,就需要參考 Power CPU 的功能函數並修改這套 OS 的程式碼,使他可以和 Power CPU 溝通。這種修改我們通常稱為「軟體移植」。


參考:鳥哥的 Linux 私房菜 – 第零章、計算機概論 參考:x86 - 維基百科,自由的百科全書