对比架构：VAX、Alpha、Itanium和x86-64（OpenVMS Boot Camp 2017）

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对比架构：VAX、Alpha、Itanium和x86-64（OpenVMS Boot Camp 2017）

🌟简介

本文将介绍x86架构及其与其他架构（如VEX、Alpha和Itanium）的比较。我们将深入探讨x86架构的起源、设计策略以及各个方面的技术细节。此外，我们还将讨论OpenVMS如何适应不同的架构，并分析x86架构在现代计算中的持久性。

🚀x86架构的起源

x86架构最早出现在1978年，英特尔推出了8086处理器。随后，8086的16位扩展版8088也问世了。这款芯片改变了计算机行业的发展方向。随后，英特尔推出了286、386、486和Pentium处理器，并在1993年开始研发64位处理器Itanium，但这一努力并不成功。为填补缺失的64位市场，AMD推出了x86-64架构，后来被英特尔所采纳，成为了Intel 64位架构。

⚔️x86、VEX、Alpha和Itanium的架构比较

x86、VEX、Alpha和Itanium是各自独立发展的架构，它们之间的兼容性非常有限。x86架构具有灵活的指令集，但在寄存器数量上相对较少。Alpha架构是一种精简指令集（RISC）架构，具有较少的指令集和寄存器。Itanium架构则采用了一种新颖的指令集形式，使用一个指令束来执行多个指令，但在实际应用中并不成功。VEX架构也是一种新兴的架构，与Alpha和Itanium一样，不兼容于早期的架构。

💡CPU的设计策略

不同的CPU架构使用不同的设计策略。VEX和Alpha架构采用了类似的设计哲学，即简化指令集以获得更高的性能。Itanium架构则改变了这一策略，通过增加多个执行单元和复杂的编译器优化来提高性能。而x86架构则采用了复杂指令集计算机（CISC）的设计理念，在处理器内部将复杂指令拆分为更简单的微操作进行执行。

💾寄存器

不同的架构对寄存器的数量和用途有不同的规定。VEX架构只有16个整数寄存器，而Alpha架构有32个整数寄存器和32个浮点寄存器。Itanium架构则具有128个通用整数寄存器和128个浮点寄存器，以及其他许多内部寄存器。x86架构的寄存器数量较少，只有16个整数寄存器和8个浮点/多媒体寄存器。

👨🏻‍💻指令编码

不同的架构采用不同的指令编码方式。VEX和Alpha架构使用固定长度的指令，而Itanium架构使用指令束来执行多个指令。x86架构则使用变长指令编码，指令由操作码、寻址模式和操作数组成。在x86架构中，指令编码可以包含前缀、操作码、寻址模式、操作数、位移和立即数。

📚主存布局

不同的架构对主存布局有不同的规定。虽然x86架构的虚拟地址空间可以使用64位（即2^64个地址），但实际上仅使用了其中的一部分。Alpha和Itanium架构不同于x86，没有为虚拟地址保留两端的空间，而是将中间部分作为有效的地址空间。x86架构使用了4级页表，每级页表都有其特定的作用。x86架构支持4K、2M和1G等不同的页大小。

🔒OpenVMS在不同架构中的适配

OpenVMS在不同架构中的适配方式略有不同。在VAX架构下，OpenVMS将一些操作交给硬件处理，一些操作则在固件中完成。而在Alpha架构下，一部分操作由固件执行，另一部分则作为操作系统的一部分。Itanium架构则完全由操作系统负责管理。在x86架构中，OpenVMS使用一些技巧来工作，以弥补硬件上的不足。

⚡️可用性、安全性和可靠性特性

Itanium架构具有许多可用性、安全性和可靠性特性，如内部逻辑软错误检查、逻辑和物理冗余等。这些特性在与x86架构的Xeon处理器进行比较时非常重要，因为Xeon处理器几乎具备所有相同的特性。然而，与Itanium架构不同，Xeon处理器还缺少一些硬件支持，如内部逻辑软错误检查。

🌍x86架构的持久性

x86架构已经存在了相当长的时间，这是因为它在市场中占据了重要的地位。与其他架构相比，x86架构的销量更大，因此能够获得更多的投资用于进一步发展。虽然x86架构的设计并不完美，但是它在过去几十年中取得的进步令人惊讶。相比之下，许多其他架构已经逐渐退出了市场。目前，x86架构被广泛应用于各种领域，成为主流架构之一。