IA-64与x86-64处理器介绍

说到IA-64与x86-64可能很多人会比较陌生。不知道你在下载系统的时候有没有注意过，有的地方标注了x86/64/ia-64全版本等字样。那x86/x64/ia-64都是什么东西的版本呢？答案就是CPU。

关于CPU、服务器和存储详细技术及资料获取，请参考“下载提醒：服务器基础知识全解(终极版)”，“2023年服务器计算机CPU行业报告”、“2023年机架式服务器行业洞察”、“2023~2025服务器CPU路线图”、“2023服务器产业链及市场竞争格局”、“存储系统关键技术全解（终极版）”、“更新下载：存储系统基础知识全解（终极版）”、“存储芯片技术基础知识介绍（2023）”等等。

系统有x64，x86与ia-64三种版本之分，分别用于不同的CPU。较老的CPU只能安装x86版的系统，也就是我们常见的32位系统。因为微软的缘故，32位系统在过去的很长一段时间内，占据着桌面计算机的主流地位。64位系统能够在较新的x86-64架构的CPU上运行。而ia-64则只能运行于INTEL的安腾系列处理器。

x86:从1978年来的8086处理器开始，就已经出现了x86架构CPU，即32位处理器。

x86-64:又简称为x64，最初开发为1999年AMD，为了扩充IA64。当时的x86-64架构诞生颇有时代意义，处理器的发展遇到了瓶颈，内存寻址空间由于受到32位CPU的限制而只能最大到约4G。于是就有了x86-64。后被INTEL所采用。

ia-64:其实ia64的历史早于x86-64x，最初由INTEL和惠普联合推出。由于ia-64不与32位兼容，所以没有受到重视。直到INTEL采用了AMD的x86-64架构，才正式的批量生产。而后为了日益扩张的计算需求，INTEL重新将IA-64拿出来，发布了安腾系列服务器CPU。

IA- 64 架构处理器最早为安腾架构 (ItaniumArchitecture）处理器的缩写，支持64 位处理技术。但由于安腾架构处理器末能获得市场的认可，因此Intel 公司后来推出了全新的兼容x86-64指令集的Intel 架构(IntelArchitecture）处理器。目前IA缩写通常指 Intel 架构处理器。

IA- 64架构由惠普公司于 1989年始创。惠普认为复杂指令集计算机(CISC）架构和精简指令集计算机（RISC） 架构都有缺陷。RlSC 架构每周期只能运行一个指令；而 CISC 架构为了实现同一时钟下执行多个指令的目的，需要配备高性能的解码器将指令分解成 RISC 风格的微指令。惠普提出了显式并行指令运算（EPIC）的新架构，利用超长指令字 (Very Long Instrution Word，VLIW）将三个指令整合成一个指令包，每个指令包包含了一系列能同时并发执行的RISC指令，使EPIC具有替代其他两种架构的巨大潜力。但惠普作为系统公司，不具备独立研发处理器的能力，因此 1994年惠普与Intel 合作开发以EPIC 为基础的处理器 。1999 年 10 月Intel 将该处理器命名为安腾处理器。

开发初期，Intel 和惠普认为 IA-64 架构将会成为未来服务器、工作站及高性能计算机市场的主流。虽然EPIC 指令集与 ×86 架构处理器不兼容，但基于IA-64 架构的处理器具有 64 位数据通路、64 位存储空间、64位并行运算能力，突破了传统 32位架构的许多限制。这些改进，期望让用户在数据的处理效率，系统的稳定性、安全性、可用性、可管理性等方面能够获得大幅提升。IA-64的潜力吸引了业内众多企业加入EPIC架构阵营，Compaq 公司 （2001 年被惠普收购）和 Silicon Graphics 公司 （2016 年被惠普收购）决定放弃 Alpha 与 MIPS 架构，转而开发 IA-64 架构。同时基于IA-64 架构的操作系统也被相继开发出來，包括 HP-UX、Solaris、Tru64 UNIX 和 Project Monterey 等。

但是IA-64架构处理器的超长指令字与大量缓存需要使用大量晶体管，严重影响了处理器的整体性能。因此，2001年第一代安腾处理器推出时，性能不及同时代的 RISC 与 CISC 处理器。另外 IA-64 架构处理器依赖的编译器，在研发过程中问题较多，导致开发进度不断拖延。然而导致IA-64 架构失败最重要的原因是与x86指令集不兼容，需要开发人员重新开发程序和创建新的生态环境。与此同时，lntel 的竞争对手 AMD 在×86-32 位架构的基础上新增了 64位寄存器，研发出了 AND-64 架构处理器，可向前兼容 16 位和32 位软件，使得早期×86编译器很容易应用在 AMD-64 架构处理器上。AMD-64 架构良好的兼容性使操作系统厂商逐渐放弃了对IA-64架构的支持，甲骨文 (Oracle）、微软分别于 2011 年和 2013 年退出了IA-64 阵营。

面对 AMD-64架构发展势头以及软件行业带来的压力，Intel采用与AMD交叉授权的方式，获得了AMDx86-64 拓展指令集授权，并在此基础 上衍生出 Intel 64 架构，即×86-64 架构。

虽然x86-64和IA-64处理器都能够运行64位操作系统和应用程序，但是区别在于：

x86-64架构基于x86，是为了让x86架构CPU兼容64位计算而产生的技术。X86－64架构的设计是采用直接简单的方法将目前的x86指令集扩展。这个方法与当初的由16位扩展至32位的情形很相似。优点在于用户可以自行选择x86平台或x64平台，兼容性高。

IA-64则是原生的纯64位计算处理器，并且与x86指令不兼容。如果想要执行x86指令需要硬件虚拟化支持，而且效率不高。优点在于IA－64架构体系将拥有64位内存寻址能力，能够支持更大的内存寻址空间。并且由于架构的改变，性能比起x86-64的64位兼容模式更高更强。

所以，IA-64操作系统也是比较少见的，由于只能在INTEL安腾系列处理器及AMD部分服务器处理器运行，所以主流市场并不常见。而且，这些IA-64架构处理器也不能够使用x64操作系统。而x86-64处理器则可以自由选择x86或是x64操作系统。