为什么 CPU 之间的区别没有更普遍？答案

【问题标题】：Why isn't the distinction between CPUs more ubiquitous?为什么 CPU 之间的区别没有更普遍？
【发布时间】：2015-05-01 20:18:22
【问题描述】：

我知道，一个人编写的每个程序最终都必须归结为机器代码——这是编译器产生的，是可执行文件的组成部分，也是处理器能够理解的唯一语言。我也知道不同的处理器可能有不同的指令集（我知道 65c816 汇编，我想它与今天的计算机有很大的不同）。

不过，这就是我没有得到的：如果存在不同的指令集，那么为什么我们似乎不必在每次使用软件时都关心这一点？

如果一个程序是为一个特定的 CPU 编译的，它可能无法在另一个 CPU 上运行 - 但是，我从未看到诸如“英特尔用户下载此版本，AMD 用户下载此版本”之类的通知。我什至不必知道我在什么 CPU 上，每个可执行文件似乎都在……工作。显然，编译器也是如此 - 没有一个单独的版本，比如 GCC，每个处理器都有，对吧？

我知道指令集的差异比以前要微妙得多，但即便如此，至少应该有一点区别。我想知道为什么似乎没有。
什么是我不明白的？

【问题讨论】：

最流行的现代计算机 (Intel/AMD) 使用非常相似的处理器架构 en.wikipedia.org/wiki/X86
如果您运行的是为多 CPU 架构提供的操作系统，则需要小心。例如，尝试在 Raspberry Pi 上运行 x86/x64 PC Linux 二进制文件，反之亦然，看看效果如何。
是的，像 gcc 这样的编译器需要为它们支持的每个 CPU 架构使用不同的后端（并且，如果它编译的架构与编译器所在的架构不同）运行，这称为交叉编译）。

标签： cpu executable machine-code

【解决方案1】：

实际上英特尔/AMD 有时会有不同的版本。即使对于不同版本的 Intel 和/或 AMD。这并不常见（尤其是在人们通常使用的那种软件中），因为它对用户不友好（大多数人甚至不知道 CPU 是什么或做什么，更不用说他们到底有什么类型了），所以通常是多个版本都在同一个可执行文件中并在运行时选择，或者使用“最小公分母”指令子集（当性能不是真正关心时）。 AMD 和 Intel 之间存在显着差异，最显着的差异在于它们支持的指令集。 AMD 在实现 Intel 的新指令方面总是落后于 Intel（新集出来regularly），而 Intel 通常不实现 AMD 的扩展（AMD64 是一个很大的例外（99% 被 Intel 接受，做了一些小的改动），还有一些到处都是借用的指令，但 XOP 永远不会发生，即使它很棒，3DNow! 从未被英特尔采用）。作为不将不同“扩展指令集”的代码打包在同一个可执行文件中的软件示例，请参阅 y-cruncher。

不过，回到开头，对于某些高性能软件（我无法说出任何名字，但我以前见过）高性能软件，您可能会看到不同的版本，每个版本都专门为获得最佳性能而定制在一个特定的微架构上。例如，P4 (netburst) 和 Core2 是两个非常不同的野兽（这主要是 P4 疯狂的错），尽管 Core2 向后兼容并且可以在不修改的情况下运行相同的代码，但从性能角度来看，这不一定是一个好主意。

【讨论】：

【解决方案2】：

没有 Intel/AMD 版本，因为它们使用相同的 IS 系列：x86。但是，有些应用程序在下载时必须注意不同的版本。仍然存在完全不同的指令集，并且可能使程序的行为有所不同。例如，如果您有一个 PowerPC 架构并在其上编写一个基于网络的应用程序，您可以忘记从小端到大端的转换，但如果您在 x86（小端）上编译相同的代码，应用程序很可能会在网络侧。

指令的数量也有所不同，例如RISC 与 CISC。

最终，有很多差异需要寻找，但在大多数编程语言中，您不必太担心它们，因为编译器/解释器会为您处理大部分事情。如果你工作的水平较低，那么你必须知道你在每个架构上做什么。

此外，如果您为 ARM 编译，您将无法在任何其他机器上运行该程序，例如您的带有 x86 的 PC。它根本不起作用。因为操作码可能/确实不同，所以使用 mov 指令，在 x86 上操作码是 0x88，在 ARM 上可能是 0x13 等等。

【讨论】：

所以基本上，整个事情都不是问题，因为几乎所有个人电脑都使用 x86 系列？

【解决方案3】：

实际上，这种区别非常显着。英特尔与 AMD 的情况除外。 AMD 使他们的处理器与英特尔机器代码兼容。当然是故意的。

今天有一个转向 JIT 编译（Java、.NET 等）的趋势。在这种情况下，可执行文件不包含机器代码。它包含一种简单的中间语言，在运行处理器的机器代码中在执行之前编译。这允许处理器架构完全不透明。

【讨论】：

.exe 文件用于 java 吗？ :)

【解决方案4】：

AMD 是英特尔克隆。反之亦然，具体取决于您对情况的看法。无论哪种方式，程序都可以编译以在其中任何一种上运行（在合理的范围内，例如不能回到 10 年，不能让 32 位处理器理解 64 位特定指令）。下一步是主板必须做类似的事情，他们会做，可能有一些英特尔或 AMD 特定的芯片支持项目，但是你会进入通用外围设备，这些外围设备可以在任一平台上找到，或者在一个或另一个平台上足够广泛，以至于操作系统和/或应用程序支持它们。

【讨论】：