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西門子S120模塊6SL3121-1TE23-0AA3回收維修

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上海贊國自動(dòng)化科技有限公司

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西門子S120模塊6SL3121-1TE23-0AA3回收維修

 

上海贊國自動(dòng)化科技有限公司是西門子合作伙伴,公司主要從事工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的集成,銷售各維修。 致力于為您提供在食品、化工、水泥、電力、環(huán)保等領(lǐng)域的電氣及自動(dòng)化技術(shù)的完整解決方案,包括自動(dòng)化產(chǎn)品及、工程項(xiàng)目執(zhí)行及、主要控制領(lǐng)域技術(shù)支持,以及專業(yè)的售后服務(wù)、培訓(xùn)等。

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上海贊國自動(dòng)化科技有限公司是專業(yè)從事西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品銷售和集成的高新技術(shù)企業(yè)。在西門子工控領(lǐng)域,公司以精益求精的經(jīng)營理念,從產(chǎn)品、方案到服務(wù),致力于塑造一個(gè)“行業(yè)專家”品牌,以實(shí)現(xiàn)可的發(fā)展。

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CPU包括運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。
邏輯部件
英文Logic components;運(yùn)算邏輯部件。可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作、移位操作以及邏輯操作,也可執(zhí)行地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換。
寄存器
寄存器部件,包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)兩類,它們用來保存指令執(zhí)行中臨時(shí)存放的寄存器操作數(shù)和中間(或終)的操作結(jié)果。 通用寄存器是處理器的重要部件之一。
控制部件
英文Control unit;控制部件,主要是負(fù)責(zé)對指令譯碼,并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個(gè)操作的控制。
其結(jié)構(gòu)有兩種:一種是以微存儲(chǔ)為核心的微程序控制;一種是以邏輯硬布線結(jié)構(gòu)為主的控制。
微存儲(chǔ)中保持微碼,每一個(gè)微碼對應(yīng)于一個(gè)基本的微操作,又稱微指令;各條指令是由不同序列的微碼組成,這種微碼序列構(gòu)成微程序。處理器在對指令譯碼以后,即發(fā)出一定時(shí)序的控制,按給定序列的順序以微周期為節(jié)拍執(zhí)行由這些微碼確定的若干個(gè)微操作,即可完成某條指令的執(zhí)行。
簡單指令是由(3~5)個(gè)微操作組成,復(fù)雜指令則要由幾十個(gè)微操作甚至幾百個(gè)微操作組成。
主要功能
處理指令
英文Processing instructions;這是指控制程序中指令的執(zhí)行順序。程序中的各指令之間是有嚴(yán)格順序的,必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序執(zhí)行,才能保證計(jì)算機(jī)工作的正確性。
執(zhí)行操作
英文Perb an b;一條指令的功能往往是由計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行一系列的操作來實(shí)現(xiàn)的。CPU要根據(jù)指令的功能,產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制,發(fā)給相應(yīng)的部件,從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行。
控制時(shí)間
英文Control time;時(shí)間控制就是對各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)。在一條指令的執(zhí)行中,在什么時(shí)間做什么操作均應(yīng)受到嚴(yán)格的控制。只有這樣,計(jì)算機(jī)才能有條不紊地工作。
處理數(shù)據(jù)
即對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,或進(jìn)行其他的信息處理。
其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù), 并執(zhí)行指令。在微型計(jì)算機(jī)中又稱微處理器,計(jì)算機(jī)的所有操作都受CPU控制,CPU的性能指標(biāo)直接決定了微機(jī)的性能指標(biāo)。CPU具有以下4個(gè)方面的基本功能:數(shù)據(jù)通信,資源共享,分布式處理,提供可靠性。運(yùn)作原理可基本分為四個(gè)階段:提取(Fetch)、(Decode)、執(zhí)行(Execute)和寫回(Writeback)。
工作
CPU從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然后發(fā)出各種控制命令,執(zhí)行微操作系列,從而完成一條指令的執(zhí)行。指令是計(jì)算機(jī)規(guī)定執(zhí)行操作的類型和操作數(shù)的基本命令。指令是由一個(gè)字節(jié)或者多個(gè)字節(jié)組成,其中包括操作碼字段、一個(gè)或多個(gè)有關(guān)操作數(shù)地址的字段以及一些表征機(jī)器狀態(tài)的狀態(tài)字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數(shù)本身。
提取
階段,提取,從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中檢索指令(為數(shù)值或一系列數(shù)值)。由程序計(jì)數(shù)器(Program Counter)存儲(chǔ)器的位置。(程序計(jì)數(shù)器保存供識(shí)別程序位置的數(shù)值。換言之,程序計(jì)數(shù)器記錄了CPU在程序里的蹤跡。)

線路
線路
CPU根據(jù)存儲(chǔ)器提取到的指令來決定其執(zhí)行行為。在階段,指令被拆解為有意義的片段。根據(jù)CPU的指令集架構(gòu)(ISA)定義將數(shù)值解譯為指令。一部分的指令數(shù)值為運(yùn)算碼(Opcode),其指示要進(jìn)行哪些運(yùn)算。其它的數(shù)值通常供給指令必要的信息,諸如一個(gè)加法(Addition)運(yùn)算的運(yùn)算目標(biāo)。
執(zhí)行
在提取和階段之后,緊接著進(jìn)入執(zhí)行階段。該階段中,連接到各種能夠進(jìn)行所需運(yùn)算的CPU部件。
例如,要求一個(gè)加法運(yùn)算,算術(shù)邏輯單元(ALU,Arithmetic Logic Unit)將會(huì)連接到一組輸入和一組輸出。輸入提供了要相加的數(shù)值,而輸出將含有總和的結(jié)果。ALU內(nèi)含電路,易于輸出端完成簡單的普通運(yùn)算和邏輯運(yùn)算(比如加法和位元運(yùn)算)。如果加法運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)對該CPU處理而言過大的結(jié)果,在標(biāo)志暫存器里可能會(huì)設(shè)置運(yùn)算溢出(Arithmetic Overflow)標(biāo)志。
寫回
終階段,寫回,以一定格式將執(zhí)行階段的結(jié)果簡單的寫回。運(yùn)算結(jié)果經(jīng)常被寫進(jìn)CPU內(nèi)部的暫存器,以供隨后指令快速存取。在其它案例中,運(yùn)算結(jié)果可能寫進(jìn)速度較慢,但容量較大且較便宜的主記憶體中。某些類型的指令會(huì)操作程序計(jì)數(shù)器,而不直接產(chǎn)生結(jié)果。這些一般稱作“跳轉(zhuǎn)”(Jumps),并在程式中帶來循環(huán)行為、條件性執(zhí)行(透過條件跳轉(zhuǎn))和函式。許多指令會(huì)改變標(biāo)志暫存器的狀態(tài)位元。這些標(biāo)志可用來影響程式行為,緣由于它們時(shí)常顯出各種運(yùn)算結(jié)果。例如,以一個(gè)“比較”指令判斷兩個(gè)值大小,根據(jù)比較結(jié)果在標(biāo)志暫存器上設(shè)置一個(gè)數(shù)值。這個(gè)標(biāo)志可藉由隨后跳轉(zhuǎn)指令來決定程式動(dòng)向。在執(zhí)行指令并寫回結(jié)果之后,程序計(jì)數(shù)器值會(huì)遞增,反覆整個(gè),下一個(gè)指令周期正常的提取下一個(gè)順序指令。
性能參數(shù)
計(jì)算機(jī)的性能在很大程度上由CPU的性能決定,而CPU的性能主要體現(xiàn)在其運(yùn)行程序的速度上。影響運(yùn)行速度的性能指標(biāo)包括CPU的工作、Cache容量、指令和邏輯結(jié)構(gòu)等參數(shù)。
主頻
主頻也叫時(shí)鐘,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)的速度。通常,主頻越高,CPU處理數(shù)據(jù)的速度就越快。
CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度存在一定的關(guān)系,但并不是一個(gè)簡單的線性關(guān)系?!∷?,CPU的主頻與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力是沒有直接關(guān)系的,主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖震蕩的速度。在Inb的處理器產(chǎn)品中,也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium芯片能夠得差不多跟2.66 GHz至強(qiáng)(Xeon)/Opteron一樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線、總線等各方面的性能指標(biāo)。
外頻
外頻是CPU的基準(zhǔn),單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運(yùn)行速度。通俗地說,在臺(tái)式機(jī)中,所說的超頻,都是超CPU的外頻(當(dāng)然一般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點(diǎn)是很好理解的。但對于CPU來講,超頻是不允許的。前面說到CPU決定著主板的運(yùn)行速度,兩者是同步運(yùn)行的,如果把CPU超頻了,改變了外頻,會(huì)產(chǎn)生異步運(yùn)行,(臺(tái)式機(jī)很多主板都支持異步運(yùn)行)這樣會(huì)造成整個(gè)的不。
絕大部分電腦中外頻與主板前端總線不是同步速度的,而外頻與前端總線(F)又很容易被混為一談。
總線
AMD 羿龍II X4 955黑盒
AMD 羿龍II X4 955黑盒
前端總線(F)是將CPU連接到北橋芯片的總線。前端總線(F)(即總線)是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。有一條公式可以計(jì)算,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線×數(shù)據(jù)位寬)/8,數(shù)據(jù)傳輸大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸。比方,支持64位的至強(qiáng)Nocona,前端總線是800MHz,按照公式,它的數(shù)據(jù)傳輸大帶寬是6.4GB/秒。
外頻與前端總線(F)的區(qū)別:前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖在每秒鐘震蕩一億次;而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
倍頻系數(shù)
倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關(guān)系。在相同的外頻下,倍頻越高CPU的也越高。但實(shí)際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義并不大。這是因?yàn)镃PU與之間數(shù)據(jù)傳輸速度是有限的,一味追求高主頻而高倍頻的CPU就會(huì)出現(xiàn)明顯的“瓶頸”效應(yīng)-CPU從中數(shù)據(jù)的極限速度不能夠CPU運(yùn)算的速度。一般除了工程樣版的Inb的CPU都是鎖了倍頻的,少量的如Inb酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些版的CPU不鎖倍頻,而AMD之前都沒有鎖,AMD推出了黑盒版CPU(即不鎖倍頻版本,用戶可以調(diào)節(jié)倍頻,調(diào)節(jié)倍頻的超頻比調(diào)節(jié)外頻得多)。
緩存
緩存大小也是CPU的重要指標(biāo)之一,而且緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內(nèi)緩存的運(yùn)行極高,一般是和處理器同頻運(yùn)作,工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)存和硬盤。實(shí)際工作時(shí),CPU往往需要重復(fù)讀取同樣的數(shù)據(jù)塊,而緩存容量的增大,可以大幅度CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的,而不用再到內(nèi)存或者硬盤上尋找,以此性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。
L1 Cache(一級(jí)緩存)是CPU層高速緩存,分為數(shù)據(jù)緩存和指令緩存。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM組成,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。一般CPU的L1緩存的容量通常在32-256KB。
L2 Cache(二級(jí)緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內(nèi)部和外部兩種芯片。內(nèi)部的芯片二級(jí)緩存運(yùn)行速度與主頻相同,而外部的二級(jí)緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能,原則是越大越好,以前家庭用CPU容量大的是512KB,電腦中也可以達(dá)到2M,而和工作站上用CPU的L2高速緩存更高,可以達(dá)到8M以上。
L3 Cache(緩存),分為兩種,早期的是外置,內(nèi)存,同時(shí)大數(shù)據(jù)量計(jì)算時(shí)處理器的性能。內(nèi)存和大數(shù)據(jù)量計(jì)算能力對都很有幫助。而在領(lǐng)域L3緩存在性能方面仍然有顯著的。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內(nèi)存會(huì)更有效,故它比較慢的磁盤I/O子可以處理更多的數(shù)據(jù)請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件緩存行為及較短消息和處理器隊(duì)列長度。
其實(shí)早的L3緩存被應(yīng)用在AMD發(fā)布的K6-III處理器上,當(dāng)時(shí)的L3緩存受限于制造工藝,并沒有被集成進(jìn)芯片內(nèi)部,而是集成在主板上。在只能夠和總線同步的L3緩存同主內(nèi)存其實(shí)差不了多少。后來使用L3緩存的是英特爾為市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強(qiáng)MP。Inb還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器,和以后24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。
但基本上L3緩存對處理器的性能顯得不是很重要,比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手,由此可見前端總線的,要比緩存帶來更有效的性能。
制造工藝
CPU制造工藝的微米是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發(fā)展。密度愈高的IC電路設(shè)計(jì),意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45納米、22nm,inb已經(jīng)于2010年發(fā)布32納米的制造工藝的酷睿i3/酷睿i5/酷睿i7系列并于2012年4月發(fā)布了22納米酷睿i3/i5/i7系列。并且已有14nm產(chǎn)品的計(jì)劃(據(jù)新聞報(bào)道14nm將于2013年下半年在處理器。)。而AMD則表示、自己的產(chǎn)品將會(huì)直接跳過32nm工藝(2010年第三季度生產(chǎn)少許32nm產(chǎn)品、如Orochi、Llano)于2011年中期初發(fā)布28nm的產(chǎn)品(APU)。TrinityAPU已在2012年10月2日正式發(fā)布,工藝仍然32nm,28nm工藝代號(hào)Keri反復(fù)推遲。2013年上市的28nm的Apu僅有平板與低端處理器,代號(hào)Kabini。而且鮮為人知,市場反應(yīng)平常。據(jù)可靠消息,2014年上半年可能有28nm的臺(tái)式Apu發(fā)布,其gpu將采用GCN架構(gòu),與高端A卡同架構(gòu)。
指令集
CPU依靠指令來自計(jì)算和控制,每款CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令。指令的強(qiáng)弱也是CPU的重要指標(biāo),指令集是微處理器效率的有效工具之一。
從現(xiàn)階段的主流體系結(jié)構(gòu)講,指令集可分為復(fù)雜指令集和精簡指令集兩部分(指令集共有四個(gè)種類),而從具體運(yùn)用看,如Inb的MMX(Multi Media Extended,此為AMD猜測的全稱,Inb并沒有說明詞源)、SSE、SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SSE3、SSE4系列和AMD的3DNow!等都是CPU的擴(kuò)展指令集,分別增強(qiáng)了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。
通常會(huì)把CPU的擴(kuò)展指令集稱為”CPU的指令集”。SSE3指令集也是規(guī)模小的指令集,此前MMX包含有57條命令,SSE包含有50條命令,SSE2包含有144條命令,SSE3包含有13條命令。
從586CPU開始,CPU的工作電壓分為內(nèi)核電壓和I/O電壓兩種,通常CPU的核心電壓小于等于I/O電壓。其中內(nèi)核電壓的大小是根據(jù)CPU的生產(chǎn)工藝而定,一般制作工藝越小,內(nèi)核工作電壓越低;I/O電壓一般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和過高的問題。
CISC
CISC指令集,也稱為復(fù)雜指令集,英文名是CISC,(Complex Instruction Set Computing的縮寫)。在CISC微處理器中,程序的各條指令是按順序串行執(zhí)行的,每條指令中的各個(gè)操作也是按順序串行執(zhí)行的。順序執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單,但計(jì)算機(jī)各部分的利用率不高,執(zhí)行速度慢。其實(shí)它是英特爾生產(chǎn)的x86系列(也就是IA-32架構(gòu))CPU及其兼容CPU,如AMD、VIA的。即使是新起的X86-64(也說成AMD64)都是屬于CISC的范疇。
要知道什么是指令集還要從當(dāng)今的X86架構(gòu)的CPU說起。X86指令集是Inb為其塊16位CPU(i8086)專門的,IBM1981年推出的臺(tái)PC機(jī)中的CPU-i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令,同時(shí)電腦中為浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理能力而了X87芯片,以后就將X86指令集和X87指令集統(tǒng)稱為X86指令集。
雖然隨著CPU技術(shù)的不斷發(fā)展,Inb陸續(xù)研制出更新型的i80386.i80486直到過去的PII至強(qiáng)、PIII至強(qiáng)、Pentium 3,Pentium 4系列,后到的酷睿2系列、至強(qiáng)(不包括至強(qiáng)Nocona),但為了保證電腦能繼續(xù)運(yùn)行以往的各類應(yīng)用程序以保護(hù)和繼承豐富的資源,所以Inb公司所生產(chǎn)的所有CPU仍然繼續(xù)使用X86指令集,所以它的CPU仍屬于X86系列。由于Inb X86系列及其兼容CPU(如AMD Athlon MP、)都使用X86指令集,所以就形成了龐大的X86系列及兼容CPU陣容。x86CPU主要有inb的CPU和AMD的CPU兩類。
RISC
RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ”的縮寫,中文意思是“精簡指令集”。他是由John Cocke(約翰·科克)提出的,John Cocke在IBM公司從事的個(gè)項(xiàng)目是研究Stretch計(jì)算機(jī)(上個(gè)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”型號(hào)),他很快成為大型機(jī)專家。1974年,Cocke和他的研究小組開始嘗試研發(fā)每秒能夠處理300線呼叫的電話交換網(wǎng)絡(luò)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),他不得不尋找一種辦法來交換已有架構(gòu)的交換率。1975年,John Cocke研究了IBM370 CISC(Complex Instruction Set Computing,復(fù)雜指令集計(jì)算),對CISC機(jī)進(jìn)行表明,各種指令的使用相當(dāng)懸殊,常使用的是一些比較簡單的指令,它們僅占指令總數(shù)的20%,但在程序中出現(xiàn)的卻占80%。
復(fù)雜的指令必然微處理器的復(fù)雜性,使處理器的研制時(shí)間長,成本高。并且復(fù)雜指令需要復(fù)雜的操作,必然會(huì)計(jì)算機(jī)的速度?;谏鲜鲈?,20世紀(jì)80年代RISC型CPU誕生了,相對于CISC型CPU,RISC型CPU不僅精簡了指令,還采用了一種叫做“超標(biāo)量和超流水線結(jié)構(gòu)”,大大了并行處理能力。RISC指令集是高性能CPU的發(fā)展方向。它與的CISC(復(fù)雜指令集)相對。相比而言,RISC的指令格式統(tǒng)一,種類比較少,尋址也比復(fù)雜指令集少。當(dāng)然處理速度就很多了。在中中普遍采用這一指令的CPU,特別是全都采用RISC指令的CPU。RISC指令更加適合的操作Windows 7,Linux也屬于類似Windows OS(UNIX)的操作。RISC型CPU與Inb和AMD的CPU在和硬件上都不兼容。
在中中采用RISC指令的CPU主要有以下幾類:PowerPC處理器、SPARC處理器、PA-RISC處理器、MIPS處理器、Alpha處理器。
IA-64
EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers,并行指令計(jì)算機(jī))是否是RISC和CISC體系的繼承者的爭論已經(jīng)有很多,單以EPIC體系來說,它更像Inb的處理器邁向RISC體系的重要步驟。從理論上說,EPIC體系設(shè)計(jì)的CPU,在相同的主機(jī)配置下,處理Windows的應(yīng)用比基于Unix下的應(yīng)用要好得多。
Inb采用EPIC技術(shù)的CPU是安騰Itanium(代號(hào)即Merced)。它是86位處理器,也是IA-64系列中的款。微軟也已了代號(hào)為Win64的操作,在上加以支持。在Inb采用了X86指令集之后,它又轉(zhuǎn)而尋求更先進(jìn)的86-bit微處理器,Inb這樣做的原因是,它們想容量巨大的x86架構(gòu),從而引入精力充沛而又功能強(qiáng)大的指令集,于是采用EPIC指令集的IA-64(x92)架構(gòu)便誕生了。IA-64 (x92)在很多方面來說,都比x86有了長足的進(jìn)步。突破了IA32架構(gòu)的許多,在數(shù)據(jù)的處理能力,的性、安全性、可用性、可觀理性等方面了突破性的。
IA-64微處理器大的缺陷是它們與x86的兼容,而Inb為了IA-64處理器能夠更好地運(yùn)行兩個(gè)朝代的,它在IA-64處理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了x86-to-IA-64的器,這樣就能夠把x86指令翻譯為IA-64指令。這個(gè)器并不是有效率的器,也不是運(yùn)行x86代碼的好途徑(好的途徑是直接在x86處理器上運(yùn)行x86代碼),因此Itanium 和Itanium2在運(yùn)行x86應(yīng)用程序時(shí)候的性能非常糟糕。這也成為X86-64產(chǎn)生的根本原因。

 

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