X86，你了解多少？

8008功能列表中最突出的新增功能之一是提供了具有直接尋址存儲(chǔ)器位置的間接尋址，到一條指令，然后在該指令中獲取該地址的數(shù)據(jù)內(nèi)容間接尋址該引用存儲(chǔ)器的內(nèi)容的位置，location實(shí)際上是指向數(shù)據(jù)實(shí)際所在的另一個(gè)位置的指針。

在直接尋址中允許使用一些強(qiáng)大的軟件技術(shù)說(shuō)我們?cè)趦?nèi)存中存儲(chǔ)了五個(gè)句子，代表該句子中的每個(gè)字符一個(gè)字節(jié)并以句點(diǎn)終止，我們的程序會(huì)將句點(diǎn)視為句子的結(jié)尾，這就是我們的程序工作要到的數(shù)據(jù)字符串。隨機(jī)選擇五個(gè)句子中的一個(gè)，并傳遞第一個(gè)的地址所選句子在程序另一部分的特征，我們知道有五個(gè)句子，所以我們的程序首先選擇一個(gè)隨機(jī)一到五之間的數(shù)字，但是我們?nèi)绾无D(zhuǎn)換之間的這個(gè)隨機(jī)數(shù)。如果我們創(chuàng)建一個(gè)列表，則為列表中句子的地址的一到五包含五行的表格，并在每一行中填入每個(gè)句子的地址，我們分別創(chuàng)建了一個(gè)所謂的向量表，該向量表現(xiàn)在可以通過(guò)指向句子地址來(lái)映射一到五之間的數(shù)字如果我們的程序隨機(jī)選擇了三個(gè)，則存儲(chǔ)在表格規(guī)則中存儲(chǔ)在表中第三行的地址，該地址指向我們的程序現(xiàn)在將在向量表上傳遞的第三句話很常見(jiàn)，但在8008軟件中強(qiáng)大地使用間接尋址還實(shí)現(xiàn)了一種稱為中斷的機(jī)制，允許硬件中斷信號(hào)和內(nèi)部CPU事件以暫停程序執(zhí)行并跳到很小的位置。

中斷事件的代碼示例的高優(yōu)先級(jí)區(qū)域可能是實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)外部硬件，例如鍵盤(pán)或CPU內(nèi)部狀態(tài)的更改，甚至程序代碼也可以。在執(zhí)行中斷服務(wù)代碼后觸發(fā)一個(gè)中斷，原始程序?qū)⒒謴?fù)中斷以允許快速響應(yīng)并降低開(kāi)銷(xiāo)。例如在鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)要在主程序之外執(zhí)行的代碼，硬件發(fā)出信號(hào)通知CPU暫停其當(dāng)前代碼執(zhí)行并跳轉(zhuǎn)至專(zhuān)門(mén)用于處理鼠標(biāo)事件的代碼，此代碼的位置是通常由中斷向量表指向，該代碼可能會(huì)執(zhí)行一些數(shù)學(xué)運(yùn)算以更新當(dāng)前的鼠標(biāo)光標(biāo)位置并單擊狀態(tài)，然后觸發(fā)對(duì)光標(biāo)位置的更新屏幕最終將CPU傳回觸發(fā)中斷之前運(yùn)行的代碼。

機(jī)制是將外部硬件連接到CPU的關(guān)鍵部分，并且在我們今天所謂的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中大量使用的另一個(gè)副作用是能夠暫停程序并控制CPU的能力是中斷代碼可以將對(duì)CPU的控制權(quán)返回到完全不同的狀態(tài)。

8008為現(xiàn)代臺(tái)式機(jī)奠定了基礎(chǔ)在當(dāng)今的處理器中可以找到其DNA的CPU，這是CPU的快速步伐。1974年，隨著第一個(gè)真人版的推出，進(jìn)化達(dá)到了另一個(gè)里程碑現(xiàn)代臺(tái)式機(jī)CPU的前身Intel 8080。8080以n大規(guī)模半導(dǎo)體技術(shù)為基礎(chǔ)而制造最高可達(dá)三分之一兆赫茲，比硅片有顯著改善以前的CPU的門(mén)技術(shù)可以處理16位內(nèi)存，允許使用多達(dá)64 KB。盡管它是8位處理器，但它也可以執(zhí)行有限的16位。8080的運(yùn)作是英特爾產(chǎn)品線中第一個(gè)利用外部總線控制器，該支持芯片負(fù)責(zé)接口通過(guò)RAM和其他系統(tǒng)硬件組件，這些通信是通常稱為輸入/輸出或IO，它允許CPU進(jìn)行接口具有較慢的內(nèi)存和IO，且它們以較慢的系統(tǒng)時(shí)鐘速度運(yùn)行

比CPU的時(shí)鐘速度還增強(qiáng)了整體電氣噪聲抗干擾8080被許多人認(rèn)為是第一個(gè)真正可用的微處理器。然而，競(jìng)爭(zhēng)的處理器架構(gòu)在此期間不斷涌現(xiàn)。

未來(lái)幾年，桌面計(jì)算的興起將由具有競(jìng)爭(zhēng)性的zilog z80 CPU，具有諷刺意味的是，它是Intel自己增強(qiáng)的擴(kuò)展，8080是由前英特爾工程師federico fuji intel設(shè)計(jì)的。這是一個(gè)非常先進(jìn)的32位CPU，稱為8800，該項(xiàng)目被證明是雄心勃勃，最終在商業(yè)上失敗了在ia px 432于80年代初發(fā)布時(shí)，需要對(duì)z80威脅日益嚴(yán)重，這導(dǎo)致了始于1976年的更現(xiàn)實(shí)的項(xiàng)目。三個(gè)月之內(nèi)，只剩下四名工程師，并且沒(méi)有CAD工具，他們的回應(yīng)的第一次修訂是在兩年之內(nèi)創(chuàng)建的，將設(shè)計(jì)精煉成最終產(chǎn)品，以保持與以下代碼的代碼兼容性：流行的基于8080的產(chǎn)品線是CPU演進(jìn)的下一個(gè)重要里程碑。

1978年6月8日，著名的英特爾8086的發(fā)布確保了其在x86即時(shí)可識(shí)別的綽號(hào)，計(jì)算歷史。8086架構(gòu)造就了Intel最成功的產(chǎn)品線，處理器采用ae86提供的更多以軟件為中心的方法，旗艦處理器系列中前所未有的功能設(shè)計(jì)為全16位CPU，它提供了8個(gè)通用16位具有四個(gè)流寄存器的寄存器，能夠用作雙精度寄存器，在n Mo技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的8位寄存器通過(guò)冒險(xiǎn)遷移實(shí)現(xiàn)到英特爾的H mas工藝，它的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)到10兆赫茲與這項(xiàng)新性能相結(jié)合，可以更好地管理內(nèi)存，添加了8086托管內(nèi)存也是其最著名的方式之一，具有20位地址容量的特性利用完整的兆字節(jié)內(nèi)存來(lái)利用更大的地址空間，在16位系統(tǒng)中使用，直到在將哪些存儲(chǔ)位置分配給了一個(gè)存儲(chǔ)段地址，以及相對(duì)于網(wǎng)段本身的地址，可以認(rèn)為是為系統(tǒng)內(nèi)存的一部分分配一個(gè)16位查看窗口。

8086的管理機(jī)制允許四個(gè)同時(shí)段專(zhuān)門(mén)為可執(zhí)行代碼1分配的定義1為數(shù)據(jù)1的定義一個(gè)額外的多用途段中的堆棧被認(rèn)為是麻煩的。一些程序員編寫(xiě)的系統(tǒng)，但對(duì)于當(dāng)時(shí)的普通用戶來(lái)說(shuō)也是一種方便較小的程序，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)16位內(nèi)存片的偽沙箱，如果您曾經(jīng)在80年代或90年代末運(yùn)行過(guò)dos comp程序文件，其中的該文件是設(shè)計(jì)使然的內(nèi)存段的實(shí)際二進(jìn)制轉(zhuǎn)儲(chǔ)，由處理器執(zhí)行，并與以軟件為中心的精神保持一致，通過(guò)增加對(duì)高級(jí)編程語(yǔ)言的支持，軟件設(shè)計(jì)中常用的更強(qiáng)大的堆棧指令集，代碼被組織成稱為子例程的塊，有時(shí)也可以稱為功能過(guò)程或子程序。

為了說(shuō)明這一點(diǎn)，假設(shè)我們制作了一個(gè)程序，該程序可以找到成千上萬(wàn)的數(shù)字對(duì)有效執(zhí)行此操作，我們編寫(xiě)了一段代碼取兩個(gè)數(shù)字即可計(jì)算出它們的平均值，然后將其返回給我們的程序現(xiàn)在遍歷調(diào)用子例程以執(zhí)行的數(shù)字對(duì)列表計(jì)算并在以下情況下將結(jié)果返回到主程序序列，程序跳轉(zhuǎn)到需要存儲(chǔ)其當(dāng)前內(nèi)存的子例程位置，以便它可以在子例程后返回到主程序完成它還需要一個(gè)地方來(lái)存儲(chǔ)要發(fā)送到子例程的數(shù)據(jù)，這可以通過(guò)一種稱為堆棧的內(nèi)存機(jī)制來(lái)解決，該機(jī)制用于存儲(chǔ)內(nèi)存臨時(shí)信息，內(nèi)存堆棧直接從自助餐廳取名彈簧式托盤(pán)分配器，當(dāng)您將新托盤(pán)推入堆棧時(shí)當(dāng)下一個(gè)人從堆疊頂部彈出托盤(pán)時(shí)，他們得到了頂部最后一個(gè)被推入的正是存儲(chǔ)器堆棧操作數(shù)據(jù)的方式被推入，然后彈出處理堆棧的CPU指令操作實(shí)際上稱為push和pop數(shù)據(jù)的某些變體，可以是反復(fù)推送，但是當(dāng)彈出時(shí)，您總是會(huì)獲得最新的數(shù)據(jù)將這種行為推入堆棧時(shí)，這種行為稱為“先進(jìn)先出”程序調(diào)用子程序的數(shù)據(jù)并將返回地址壓入堆棧，子例程然后將數(shù)據(jù)從堆棧中復(fù)制出來(lái)而不彈出它，這是稱為堆棧偷看，然后執(zhí)行其工作，結(jié)果通常是完成后寫(xiě)入寄存器，然后彈出并返回地址，將發(fā)送的數(shù)據(jù)從堆棧中移出并返回到主程序，當(dāng)調(diào)用子例程時(shí)，必須明確定義其數(shù)據(jù)要求，以便如果存在錯(cuò)誤，則可以將正確數(shù)量的數(shù)據(jù)推入堆棧，該代碼可以將不正確的數(shù)據(jù)量壓入堆棧將在子例程調(diào)用中彈出，這可能導(dǎo)致堆棧改變，大小意外地轉(zhuǎn)移到其分配的內(nèi)存之外或循環(huán)本身就稱為堆棧溢出，可能會(huì)導(dǎo)致程序，崩潰基于堆棧的崩潰的其他來(lái)源正在彈出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)作為，返回地址并使子例程返回到內(nèi)存中的隨機(jī)位置。

CPU跳到意外地址并開(kāi)始執(zhí)行時(shí)發(fā)生崩潰，不是程序代碼的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗梢杂行У匾跃幊谭绞綀?zhí)行機(jī)器變得毫無(wú)用處，使機(jī)器變得毫無(wú)反應(yīng)。8086及其成功鞏固了英特爾對(duì)密鑰的承諾，結(jié)構(gòu)體系或復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)的特征，盡管8080使用了輔助架構(gòu)，并且其模型得到了增強(qiáng)。

80-85的繼任者8086標(biāo)志著英特爾向全面發(fā)展的過(guò)渡，采用Sisk體系結(jié)構(gòu)，其健壯的指令集僅包含一個(gè)少數(shù)使用sisk架構(gòu)的cpus是一個(gè)相對(duì)罕見(jiàn)的設(shè)計(jì)與主要風(fēng)險(xiǎn)或減少指令集的計(jì)算機(jī)相比時(shí)的選擇。即使在今天，x86 cpus體系結(jié)構(gòu)仍然是唯一的主線處理器。使用輔助指令設(shè)置RISC CPU和Sisk之間的差異，CPU位于各自的指令集中以及它們的執(zhí)行方式，在RISC CPU中，指令盡可能保持簡(jiǎn)單和原始。

整個(gè)指令集通常很小，結(jié)構(gòu)緊湊解碼非常簡(jiǎn)單，執(zhí)行迅速，一般來(lái)說(shuō)，指令每個(gè)時(shí)鐘周期處理一次。但是，在RISC中，復(fù)雜性的負(fù)擔(dān)由軟件承擔(dān)必須以編程方式綜合復(fù)雜的操作，這是一個(gè)很好的例子。實(shí)際上，許多早期的RISC處理器缺乏以下能力：將數(shù)字相乘就需要幾條指令來(lái)執(zhí)行簡(jiǎn)單的操作軟件中的乘法運(yùn)算，因?yàn)镽ISC使用密集的程序代碼執(zhí)行復(fù)雜的操作基于風(fēng)險(xiǎn)的程序需要更多的內(nèi)存，早期的計(jì)算內(nèi)存非常昂貴，價(jià)格超過(guò)50,000美元每兆字節(jié)此外，每次獲取新內(nèi)存時(shí)訪問(wèn)內(nèi)存的速度都很慢，指令附帶了內(nèi)存訪問(wèn)瓶頸的性能損失

。Sisk體系結(jié)構(gòu)是Sisk設(shè)計(jì)中針對(duì)這些問(wèn)題的解決方案，指令集功能強(qiáng)大，并支持以下硬件的許多復(fù)雜功能：使用更少的指令和更少的操作，可以使cpu復(fù)雜程序更容易，使用內(nèi)存我們的風(fēng)險(xiǎn)乘法代碼需要幾條指令，現(xiàn)在可以用一條乘法指令代替執(zhí)行，因?yàn)檐浖枰^少的指令來(lái)執(zhí)行任務(wù)，因此減少了訪問(wèn)內(nèi)存減輕了一些內(nèi)存裝瓶壓力。Sisk設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于它使用了正交指令集，當(dāng)指令集可以在所有指令中運(yùn)行時(shí)，該指令集被認(rèn)為是正交的。

CPU支持的尋址形式，例如指令是否可以在內(nèi)存中的任何寄存器以及任何直接或間接地址正交，它的操作數(shù)沒(méi)有限制。通過(guò)消除執(zhí)行改組數(shù)據(jù)的需求來(lái)降低代碼復(fù)雜度在程序中權(quán)衡Sisk體系結(jié)構(gòu)是因?yàn)橹噶畹膹?fù)雜性使得指令執(zhí)行的整體性能較低，它們需要幾個(gè)時(shí)鐘周期才能解碼和執(zhí)行。娘娘腔的P中的指令您設(shè)計(jì)起來(lái)非常復(fù)雜且棘手進(jìn)一步優(yōu)化RISC吞吐量的技術(shù)處理器很難轉(zhuǎn)換為Sisk處理器，因?yàn)槲覀儗㈦S著時(shí)間的推移探索該系列的后續(xù)部分，內(nèi)存成本最終下降和Sisk提供的優(yōu)勢(shì)在今天迅速減少，并且Sisk設(shè)計(jì)唯一真正支持的是當(dāng)代，8086的后繼產(chǎn)品主要是因?yàn)樗枰蚝蠹嫒葸^(guò)去這種痕跡的支持僅是外觀深厚的現(xiàn)代CPU的模糊界限通過(guò)在其核心處使用RISC設(shè)計(jì)并包裝，在風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)之間進(jìn)行區(qū)分使用兩種體系結(jié)構(gòu)中的技術(shù)將它們放在Sisk外層中，除了采用Sisk架構(gòu)之外，它的性能也會(huì)降低自從執(zhí)行以來(lái)，在8086中還以新的方式對(duì)訪問(wèn)內(nèi)存進(jìn)行了打擊。一條指令，通常很慢，需要更多的時(shí)鐘周期才能達(dá)到完成空閑時(shí)間的時(shí)間是在CPU的提取區(qū)域（稱為pre）中進(jìn)行的。提取下一條指令，內(nèi)存將被加載到CPU中，而最后一條指令仍在執(zhí)行此改進(jìn)的處理吞吐量特別是對(duì)于不需要記憶的指令訪問(wèn)，因?yàn)樗鼫p少了CPU處理預(yù)取的瓶頸稱為流水線技術(shù)的簡(jiǎn)單形式流水線是安排處理周期中的哪些步驟以減少處理。

隨著進(jìn)一步發(fā)展，瓶頸和增加吞吐量將探索流水線，8086的性能得到了進(jìn)一步的提高，使用8087的專(zhuān)用協(xié)處理器的能力，浮點(diǎn)運(yùn)算傳統(tǒng)的沃德二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示整數(shù)值。CPU輕松處理它們并通過(guò)其算術(shù)邏輯執(zhí)行算術(shù)單位，但是它的局限性在于執(zhí)行包含小數(shù)點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)的更高級(jí)的數(shù)學(xué)通過(guò)在單詞的位之間編碼十進(jìn)制數(shù)來(lái)解決此問(wèn)題，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)從根本上與CPU算法不兼容在它們上執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的硬件必須在軟件中以低效率完成專(zhuān)為浮點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)的代碼，突破了技術(shù)的局限性。創(chuàng)建8087浮點(diǎn)協(xié)處理器之前的時(shí)間，浮點(diǎn)處理進(jìn)入硬件室，8087設(shè)計(jì)用于與8086直接截取指令，從總線上為其本身進(jìn)行處理并對(duì)其進(jìn)行處理獨(dú)立于cpu在需要時(shí)自行獲取內(nèi)存執(zhí)行基于浮點(diǎn)的加法減法的能力，乘法除法和平方根也可以計(jì)算出先驗(yàn)指數(shù)對(duì)數(shù)或觸發(fā)指標(biāo)等功能，計(jì)算8087可以執(zhí)行50,000個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算，其次，由于它獨(dú)立于CPU運(yùn)行，因此可以進(jìn)行設(shè)置，在CPU執(zhí)行時(shí)同時(shí)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，其他程序指令可協(xié)同使用8086處理器的成功

與1970年代后期在計(jì)算歷史上的另一次大獲成功有關(guān)新的個(gè)人計(jì)算機(jī)行業(yè)被Commodore之類(lèi)的公司所主導(dǎo)Atari Apple和Tandy公司的年度預(yù)計(jì)增長(zhǎng)超過(guò)在80年代初期，有40％的個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)引起了人們的關(guān)注大型機(jī)巨頭IBM的謠言開(kāi)始傳播IBM進(jìn)入市場(chǎng)。在1981年8月12日僅12個(gè)月的快速發(fā)展階段之后個(gè)人計(jì)算機(jī)或PC首次由8086的變體提供支持。

8088立刻獲得了成功，PC體積小巧輕便且易于使用被定位為個(gè)人計(jì)算機(jī)，任何人都不得宣布超過(guò)40,000個(gè)單位的大型公司后，第一年就賣(mài)出了十萬(wàn)輛，它很快超過(guò)了Apple 2，成為最暢銷(xiāo)的個(gè)人計(jì)算機(jī)。在這段時(shí)間里，來(lái)自truffaut數(shù)據(jù)的兩位年輕企業(yè)家沒(méi)有合作微軟獲得了為IBM開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)的合同PC被稱為PC DOS，他們的第一個(gè)主要產(chǎn)品鞏固了Microsoft的統(tǒng)治地位，在行業(yè)中，并直接導(dǎo)致它成為最大的公司之一。PC的成功成就了使IBM創(chuàng)建兼容IBM的公司機(jī)器的硬件和軟件包開(kāi)始大量涌入市場(chǎng)，以支持這個(gè)新平臺(tái)使PC迅速成為個(gè)人計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，它已經(jīng)超越了最初的IBM根基而發(fā)展了幾十年，但仍然保持著，如今在個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)上的主導(dǎo)地位使這種流行成為可能當(dāng)今個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中PC架構(gòu)的持久性8086的遺產(chǎn)。