x86、x32 和 x64 架构之间的区别？

Posted 2023-02-14

【中文标题】x86、x32 和 x64 架构之间的区别？

【英文标题】：Difference between x86, x32, and x64 architectures?

【发布时间】：2011-11-29 21:42:54

【问题描述】：

请解释x86、x32和x64之间的区别？ x86 和 x32 有点令人困惑，因为大多数时候 32 位程序在 x86 上运行...

【问题讨论】：

x32 是一个正在积极开发的新 ABI。它基本上是在 CPU 上以 x86_64 (x64) 模式运行的 32 位代码，因此它可以访问额外的 8 个寄存器以提高程序速度，同时通过使用 32 位指针保持内存效率。见sites.google.com/site/x32abi 和lwn.net/Articles/456731。

x32 ABI 是 Linux 3.4 的一部分，于 2012 年 5 月 20 日发布

@jww 我没有锤子。另外，我并没有说这不是一个真正的问题，只是说它跑题了。它有点宽泛，可能会更好地询问超级用户。不过，汉斯的答案可以在不重新打开问题的情况下得到改进。

@jww 啊，我明白了。我添加了重新投票。我想 SO 主持一个边界 SO/SU 问题并没有什么坏处。

x86 是指与 intel 386、486 等兼容的架构。x32 和 x64 是误称，通常仅表示“32 位”或“64 位”

【参考方案1】：

Hans 和 DarkDust 的回答涵盖了 i386/i686 和 amd64/x86_64，因此重新审视它们是没有意义的。此答案将重点关注 X32，并提供 X32 移植后学到的一些信息。

x32 是用于 amd64/x86_64 CPU 的 ABI，使用 32 位整数、长整数和指针。这个想法是将 32 位数据类型的较小内存和缓存占用空间与较大的 x86_64 寄存器集相结合。 （参考：Debian X32 Port page）。

x32 最多可减少约 30% 的内存使用量和最多约 40% 的速度增加。该架构的用例是：

vserver 托管（内存受限） 上网本/平板电脑（低内存、性能） 科学任务（性能）

x32 是最近添加的。它需要内核支持（3.4 及更高版本）、发行版支持（见下文）、libc 支持（2.11 或更高版本）和 GCC 4.8 及更高版本（改进的地址大小前缀支持）。

对于发行版，它在 Ubuntu 13.04 或 Fedora 17 中可用。内核支持只要求指针在 0x00000000 到 0xffffffff 的范围内。来自System V Application Binary Interface, AMD64 (With LP64 and ILP32 Programming Models)，第 10.4 节，p。 132（它唯一的一句话）：

10.4 内核支持 内核应将系统调用返回的堆栈和地址限制在 0x00000000 到 0xffffffff 之间。

当引导支持的内核时，您必须使用syscall.x32=y 选项。在构建内核时，您必须包含CONFIG_X86_X32=y 选项。 （参考：Debian X32 Port page 和 X32 System V Application Binary Interface）。

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以下是在 Debian 人员在测试后报告了我们的一些错误后，我通过最近的移植了解到的一些内容：

系统很像 X86 预处理器定义__x86_64__（和朋友）

和

__ILP32__，但不是__i386__/__i686__（和朋友） 您不能单独使用 __ILP32__，因为它会在 Clang 和 Sun Studio 下意外显示 与栈交互时，必须使用64位指令pushq和popq 从 32 位数据类型填充/配置寄存器后，您可以对它们执行 64 位操作，例如 adcq 小心出现在高 32 位上的 0 扩展。

如果您正在寻找测试平台，那么您可以使用 Debian 8 或更高版本。他们在Debian X32 Port 的wiki 页面包含所有信息。 3 秒游：（1）启动时在内核中启用 X32； (2) 使用debootstrap 安装X32 chroot 环境，(3) chroot debian-x32 进入环境并测试您的软件。

【讨论】：

"一旦从 32 位数据类型填充/配置了寄存器，您就可以对它们执行 64 位操作，例如 adcq"。好的，但这与 x86-64 完全相同。速度提升主要针对具有大量指针数据结构的代码。只有某些类型的 HPC 是这样的。其他科学计算任务需要大量内存和巨型阵列上的大量 FP，而 x32 几乎没有什么区别。代码大小可能与 x86-64 相似或更差，因为它往往需要地址大小前缀。虽然指针操作有时可以避免 REX 前缀。

【参考方案2】：

x86 是指 PC 中使用的 Intel 处理器架构。型号是 8088（8086 的 8 位总线版本，用于第一台 IBM PC）、8086、286、386、486。之后他们切换到名称而不是数字，以阻止 AMD 复制处理器名称。 Pentium 等，绝不是 Hexium :)。

x64 是支持 64 位代码的 x86 指令集扩展的体系结构名称。由 AMD 发明，后来在英特尔无法让自己的 64 位架构具有竞争力时被英特尔复制，安腾的表现并不好。它的其他名称是 x86_64，AMD 的原始名称，常用于开源工具。还有amd64，AMD的下一个名字，常用在微软工具中。英特尔自己的名称（EM64T 和“英特尔 64”）从未流行起来。

x32 是一个与硬件无关的模糊术语。它往往被用来表示“32 位”或“32 位指针架构”，Linux 有一个同名的 ABI。

【讨论】：

8086 的 8 位版本 有点误导。 8088 是一个 16 位处理器，这意味着它的寄存器是 16 位宽的。但是，外部数据总线只有 8 位宽。

8086是16位内部和外部数据总线，8088是16位内部数据总线和8位外部数据总线

【参考方案3】：

x86 表示与 Intel 80x86 兼容。这曾经包括 8086，一个仅 16 位的处理器。如今，它大致意味着任何具有 32 位 Intel 兼容指令集的 CPU（通常是从 Pentium 开始的任何 CPU）。永远不要阅读正在使用的x32。

x64 表示与x86 兼容但也具有 64 位模式的 CPU（通常指的是 AMD 引入的 64 位指令集；英特尔的 64 位模式想法完全是愚蠢而幸运的是英特尔承认了这一点，并且现在正在使用 AMD 的变体）。

所以大多数时候你可以这样简化：x86 在 32 位模式下是 Intel 兼容的，x64 在 64 位模式下是 Intel 兼容的。

【讨论】：

我认为补充一下 x64 也称为 x86-64 和 AMD64 是有用的。

"x64" 仅用于 Windows 世界。在 Linux 术语中，i386 是 32 位 ISA，amd64 是 64 位 ISA，也称为 x86-64。 x86 是超集，所以 x86-32 (i386) 和 x86-64 (amd64) 是 x86 的两种风格。 x32 不应用作 32 位 x86 的同义词，因为该术语指的是特定且非常不同的事物（请参阅其他答案/cmets）。

@PeterCordes 花了几秒钟才明白 ISA 是 Instruction Set Architecture，而不是 Industry Standard Architecture（总线，因为你在谈论 i386一开始）。

【参考方案4】：

由于 64 位版本是 x86 架构，因此首先被称为 x86-64，这将是最合适的名称，IMO。此外，x32 是一个东西（如前所述）——然而，'x64' 不是它的延续，所以（理论上）误导（即使很多人会知道你在说什么），因此应该只被认为是一种营销事物，而不是“官方”架构（同样，IMO——显然，其他人不同意）。