教师：在这节课中,
我们将讨论CPU架构｡
现在, CPU或中央处理器,
通常只是被称为处理器, 是将成为计算机大脑的设备,
它用于执行存在于软件或固件中的不同程序代码｡
这告诉计算机如何完成它的工作, 无论你想做什么类型的功能｡
从本质上讲, CPU将对每条指令执行基本操作｡
CPU首先要获取该指令, 从系统内存或处理器内部的高速缓存中获取序列中的下一条指令,
这本质上是一种非常高速的内存类型｡
然后, 控制单元或处理器将能够解码这些指令中的每一个,
然后执行它或将其传递给辅助单元, 以帮助它完成该过程｡
例如, 在许多处理器中,
有像浮点单元或算术逻辑单元这样的东西,
它们可以根据代码类型和正在运行的指令类型来执行不同的指令｡
然后, 一旦处理器完成了该指令的执行,
它就会将该信息发送回寄存器,
缓存或内存, 以便它可以存储并在稍后的程序期间由系统使用, 或者将其输出呈现给用户以便他们能够采取行动｡
这是处理器在主板和计算机内部工作的基本方式｡
现在, 当我们看处理器本身时,
它有自己的架构｡
与主板具有定义其功能的形状因素的方式类似,
处理器的架构将定义处理器具有的功能｡
作为一名技术人员, 您将在现场遇到三种主要的体系结构｡
第一个被称为X86｡
现在, X86有时也被称为IA-32或Intel架构的32位指令集｡
这是因为X86最初是由英特尔在20世纪70年代和80年代开发的第一批PC｡
随着时间的推移, 计算机从8位,
到16位, 再到32位, 一路走来, 英特尔创造了这种向后兼容性,
所有这些系统都被称为X86一代处理器｡
这是因为英特尔在计算机中使用的第一个处理器被称为8086系列｡
下一个是286系列, 然后是386,
然后是486, 然后是586, 然后在那个时候,
他们转向使用品牌名称,
像奔腾或奔腾之类的东西｡
无论哪种方式, 所有这些设备最初都是X86处理器,
并且一直保持这种方式, 直到我们达到64位处理器｡
一旦我们进入64位处理器,
我们就开始称之为X64处理器或X64架构｡
现在, 任何时候你看到X64作为指令集,
这意味着我们现在已经扩展了X86或32位指令集, 以便能够支持64位操作｡
这是一个重要的事情要了解,
因为当你处理32位处理器, 这是X86处理器,
他们只能支持最大内存量的4千兆字节的RAM｡
它们实际上不能寻址任何超过4GB的数据,
因为只有32位可用于寻址｡
如果你把2的32次方,
你会得到大约40亿比特,
也就是大约4G｡
所以你可以看到为什么我们超越X86处理器很重要,
因为4GB的RAM在现代系统中真的不多｡
事实上, 这将被认为是一个非常低的内存系统这些天｡
大多数计算机将有8, 16, 32, 甚至64千兆字节的RAM作为其主系统内存｡
为了能够解决所有这些问题,
您需要使用X64处理器进入64位指令集｡
通常情况下, 你会听到这是基于他们的品牌名称,
无论是AMD 64或英特尔64, 这取决于哪个型号是由哪个制造商｡
但它们都被认为是该特定处理器的基于X64的架构｡
现在, 当谈到64位与32位时,
另一件重要的事情要记住的是, 32位系统只能运行32位程序, 但64位处理器可以运行64位程序和32位程序, 因为它们完全向后兼容｡
出于这个原因,
您现在遇到的大多数系统都将是基于X64的处理器,
因为这在PC市场中得到了广泛的使用,
并得到了Windows及其所有变体的广泛支持｡
现在, 你可能会遇到的第三种类型的处理器是所谓的ARM处理器｡
ARM代表先进的RISC机器, RISC实际上是一个首字母缩写,
拼写为R-I-S-C,
这是精简指令集计算机｡
很长一段时间, ARM被用于低功耗设备,
比如平板电脑和手机等｡
但早在20世纪20年代初,
苹果公司决定为他们的台式机和笔记本电脑发布一系列新的处理器,
这些处理器也使用ARM芯片,
这些被称为M1系列, M1 Pro,
M1 Max, 现在更新的处理器正在推出M2系列及以后｡
所有这些现在都被转移到这个ARM指令集,
因为ARM允许你做一些非常特殊的事情,
你不能在基于X86或X64的处理器｡
其中最重要的是延长电池寿命｡
ARM实际上产生的热量要少得多,
才能像基于X64或X86的处理器那样进行所有相同的计算,
这实际上节省了大量的电池电量和大量的冷却｡
因此, 它在片上系统配置中非常受欢迎,
例如智能电视, 智能扬声器和其他设备以及更新的笔记本电脑｡
因此, 当您使用的不是基于Windows的设备时,
例如Apple设备, Chromebook甚至Android手机或平板电脑, 这些设备往往会使用基于ARM的处理器而不是X64或X86, 因为它的电池寿命更长, 功耗更低, 设备内部产生的热量更少｡
现在, 当您查看基于RISC或基于ARM的处理器与基于X64或X86的处理器时,
您正在处理这种简化的指令集,
而不是完整的复杂指令集｡
现在你可能认为这实际上给了你更少的能力,
但它没有｡
当您使用基于RISC的系统时,
这些RISC系统使用较少数量的指令来完成所有相同的任务,
但它们更多地依赖于代码来完成这些任务｡
这使得RISC内部的每一段代码都可以用更少的代码做更多的事情,
从而减少功耗并延长电池寿命｡
随着计算机的不断发展, 你会看到RISC和基于ARM的处理器将在包括台式机和笔记本电脑在内的各种系统中变得越来越流行｡
这已经开始进入Windows环境,
因为他们现在开始提供支持基于ARM处理器的Windows
11版本｡
一旦它退出测试版并进入一般生产, 我们将看到更多的台式机和笔记本电脑使用ARM,
而不仅仅是将它们用于苹果系统｡