14.指令集
    (1) CISC指令集
    要知道什么是指令集，还要从当今的X86架构的CPU说起。X86指令集是Intel为其第一块16位CPU (18086）专门开发的，IBM公司在1981年推出的世界第一台PC机中，CPU- i808808086简化版）使用的是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了X87芯片，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。

虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386,180486直到过去的PII至强、Pill至强、Pentium 3，最后到Pentium 4系列、至强（不包括至强Nocona），但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序，保护和继承丰富的软件资源，Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，所以它的CPU仍属于X86系列。

    由于Intel X86系列及其兼容CPU（如AMD Athlon MP）都使用X86指令集，所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。X86CPU目前主要有intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。

    CISC指令集也称为复杂指令集，英文名是CISC (ComplexInstruction Set Computer的缩写）。在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。该指令集其实就是英特尔生产的X86系列（也就是IA-32架构，）CPU及其兼容CPU（如AMD、VIA）的指令集。新的X86 -64（AMD64）系列仍采用CISC指令集。

      (2)RISC指令集
    RISC是英文“ReducedInstruction Set Computing”的缩写，中文意思是“精简指令集”，是在CISC指令系统基础上发展起来的。有人对CISC机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然会增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高，并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，在上世纪80年代，RISC型CPU诞生了，相对于CISC型CPU,RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做“超标量和超流水线”的结构，大大增加了并行处理能力。

    RISC指令集是高性能CPU的发展方向，与传统的CISC．相比，RISC的指令具有格式统一，种类较少，寻址方式少等优点，当然处理速度也就提高很多了。目前，在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU, RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX（现在的Linux操作系统类似UNIX操作系统）。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。

    目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：PowerPC处理器、SPARC处理器、PA -RISC处理器、MIPS处理器、Alph。处理器。

    （3）IA-64
    EPIC （ExplicitlyParallel Instruc-tion Computers，精确并行指令计算机）是否RISC和CISC体系的继承者的争论已有很久，单以EPIC体系来说，它更像Intel的处理器迈向RISC体系的重要步骤。从理论上说，EPIC体系设计的CPU在相同的主机配置下，处理Windows的应用软件比基于Unix下的应用软件要好得多。

    Intel采用EPIC技术的服务器CPU是安腾Itanium（开发代号是Merced）。它是64位处理器，也是IA-64系列中的第一款。微软已开发了代号为Win64的操作系统，并在软件上加以支持。在Intel采用了X86指令集之后，它又转而寻求更先进的64bit微处理器，Intel这样做的原因是想丢弃容量巨大的X86架构，从而引入“精力充沛”而又功能强大的指令集，于是采用EPIC指令集的IA-64架构诞生了。从很多方面来说，IA-64都比X86有了长足的进步，突破了传统IA32架构的许多限制，在数据的处理能力，系统的稳定性、安全性、可用性等方面获得了突破性的提高。

    IA-64微处理器最大的缺陷是缺乏与X86的兼容。Intel为了IA-64处理器能够更好地运行两个朝代的软件，它在IA -64处理器上（Itanium, ltanium2）引入了X86-to-IA-64解码器，这样就能够把X86指令翻译为IA-64指令。由于这个解码器并不是最有效率的解码器，也不是运行X86代码的最好途径（最好的途径是直接在X86处理器上运行X86代码），因此Itanium和Itanium2在运行X86应用程序时的性能不是很好，这也成为X86 -64产生的原因。

    (4)X86  -64(AMD64／EM64T)
    X86-64（也叫AMD64）的产生也并非空穴来风，X86处理器的32bit寻址空间限制在4GB内存中，而IA-64的处理器又不能兼容X86, AMD充分考虑顾客的需求，加强X86指令集的功能，使这套指令集可同时支持64位的运算模式，因此AMD把它们的结构称之为X86 -64。在技术上，AMD为了在X86 -64架构中进行64位运算，AMD为其新增了R8-R15通用寄存器，作为原有X86处理器寄存器的扩充（在32位环境下并不完全使用到这些寄存器），原来的寄存器（诸如EAX,EBX）也由32位扩至64位。在SSE单元中，新加入了8个新寄存器，以提供对SSE2的支持。寄存器数量的增加将带来性能的提升。与此同时，为了同时支持犯和64位代码及寄存器，X86-64架构允许处理器工作在以下两种模式：Long Mode（长模式）和LegacyMode（遗传模式）,Long模式又分为两种子模式：64bit模式和Compatibility mode兼容模式。该标准已经被引进在AMD服务器处理器中的Opteron型处理器中。

    该指令集由AMD公司设计，可以在同一时间内处理64位的整数运算，并兼容X86-32架构；支持64位逻辑定址，同时提供转换为32位定址选项；数据操作指令默认为32位和8位，提供转换成64位和16位的选项；支持常规用途寄存器，如果是32位运算操作，就要将结果扩展成完整的64位，这样其指令中有“直接执行”和“转换执行”的区别，其指令字段是8位或犯位，可以避免字段过长。

    近年来又出现了支持64位的EM64T技术，在还没被正式命为EM64T之前是IA32E，这是英特尔64位扩展技术的名字，用来区别X86指令集。Intel的EM64T支持64位sub-mode，与AMD的X86-64技术类似，采用64位的线性平面寻址，加入8个新的通用寄存器(GPRS )，还增加8个寄存器支持SSE指令。与AMD相类似，Intel的64位技术将兼容IA32和IA32E，只有在运行64位操作系统下的时候，才会采用IA32E. IA32E将由2个Sub-mode组成。64位sub-mode和32位sub -mode同AMD64一样是向下兼容的。Intel的EM64T将完全兼容AMD的X86-64技术。现在Nocona处理器已经加入了一些64位技术，Intel的Pentium 4E处理器也支持64位技术。

    应该说，这两者都是兼容X86指令集的64位微处理器架构，但EM64T与AMD64还是有一些不一样的地方，AMD64处理器中的NX位在Intel的处理器中没有提供。

      15.SMP
    SMP (Symmetric  Multi－Processing)是对称多处理结构的简称，是指在一个计算机上汇集了一组处理器（多CPU），各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。在这种技术的支持下，一个服务器系统可以同时运行多个处理器，并共享内存和其他的主机资源。如“双至强”，也就是我们所说的二路，这是在对称处理器系统中最常见的一种。至强MP可以支持到四路，AMD Opteron可以支持1-8路，也有少数是16路的。

      一般来讲，SMP结构的机器可扩展性较差，很难做到100个以上多处理器，常规的一般是8个到16个，不过这对于多数的用户来说已经够用了。在高性能服务器和工作站级主板架构中最为常见，像UNIX服务器可支持最多256个CPU的系统。

    构建一套SMP系统的必要条件是：支持SMP的硬件，包括主板和CPU，支持SMP的系统平台，再就是支持SMP的应用软件。

    为了能够使得SMP系统发挥高效的性能，操作系统必须支持SMP系统，如WINNT,LINUX、以及UNIX等32位操作系统，即能够进行多任务和多线程处理。多任务是指操作系统能够在同一时间让不同的CPU完成不同的任务；多线程是指操，作系统能够使得不同的CPU并行的完成同一个任务。

    要组建SMP系统，对所选的CPU有很高的要求，首先，CPU内部必须内置APIC (AdvancedProgrammable Interrupt Controllers）单元。Intel多处理规范的核心就是高级可编程中断控制器(Advanced Programmable  InterruptControllers-- APICs）的使用。再次，相同的产品型号，同样类型的CPU核心，完全相同的运行频率；最后，还需尽可能保持相同的产品序列编号，因为两个生产批次的CPU作为双处理器运行的时候，有可能会发生一颗CPU负担过高，而另一颗负担很少的情况，无法发挥最大性能，更糟糕的是可能导致死机。

    16.NUMA技术
    NUMA即非一致访问分布共享存储技术，它是由若干通过高速专用网络连接起来的独立节点构成的系统，各个节点可以是单个的CPU或是SMP系统。在NUMA中，Cache的一致性有多种解决方案，需要操作系统和特殊软件的支持。像Sequent的系统最多可以达到256个CPU。显然，这是在SMP的基础上，再用NUMA的技术加以扩展，是这两种技术的结合。

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