Kiến trúc x64 là gì? Sự khác biệt giữa x86 và x64

Kiến trúc x64 và x86 đều là kiến trúc tập lệnh (ISA) phổ biến mà Intel và AMD đã phát triển. Hãy tìm hiểu sự khác biệt giữa hai kiến trúc này và cách để xác định máy tính đang chạy phiên bản Windows 32-bit hay 64-bit.

Kiến trúc x86 là gì?

X86 là một ISA dành cho các bộ vi xử lý máy tính, được Intel phát triển từ năm 1978. Kiến trúc x86 bắt đầu với CPU 8086 của Intel và biến thể 8088. Ban đầu, nó là một tập lệnh 16-bit cho bộ vi xử lý 16-bit và sau đó phát triển thành tập lệnh 32-bit.

Bạn đang xem: Kiến trúc x64 là gì? Sự khác biệt giữa x86 và x64

Khái niệm “bit” ở đây chỉ mức độ thông tin mà CPU có thể xử lý trong mỗi chu kỳ. Ví dụ, CPU 32-bit có thể xử lý tối đa 32 bit dữ liệu trong mỗi chu kỳ xung nhịp.

Vì khả năng chạy trên hầu hết các loại máy tính, từ laptop đến máy tính để bàn và máy chủ, kiến trúc x86 đã trở nên rất phổ biến và được nhiều nhà sản xuất CPU áp dụng.

Tuy nhiên, một hạn chế lớn của kiến trúc này là chỉ hỗ trợ tối đa 4GB RAM. Lý do là bởi bộ vi xử lý 32-bit chỉ có thể truy cập đến 4,294,967,295 ô nhớ (2^32). Mỗi ô nhớ chứa 1 byte dữ liệu, tương đương với khoảng 4GB bộ nhớ truy cập được.

Ngày nay, thuật ngữ “x86” thường chỉ đề cập đến tất cả các bộ vi xử lý 32-bit có khả năng chạy tập lệnh x86.

Kiến trúc x64 là gì?

Xem thêm : Infinitive là gì? Cách sử dụng và nhận biết to-infinitive và bare infinitive

X64 (viết tắt của x86-64) là một kiến trúc tập lệnh dựa trên x86, được mở rộng để hỗ trợ mã lệnh 64-bit. Kiến trúc này được phát triển lần đầu vào năm 2000 với hai chế độ hoạt động: chế độ 64-bit và chế độ tương thích. Điều này cho phép người dùng chạy các ứng dụng 16-bit và 32-bit.

Do toàn bộ tập lệnh x86 vẫn được triển khai trên kiến trúc x64, các tệp thực thi cũ không bị giảm hiệu suất.

Kiến trúc x64 hỗ trợ bộ nhớ ảo và vật lý lớn hơn nhiều so với kiến trúc x86, cho phép các ứng dụng lưu trữ lượng lớn dữ liệu trong bộ nhớ RAM. Ngoài ra, x64 cũng mở rộng số lượng thanh ghi mục đích chung lên 16 và bổ sung thêm các chức năng.

Kiến trúc x64 có thể chứa 2^64 ô nhớ, tương đương với 16 tỷ gigabyte bộ nhớ. Điều này làm nó phù hợp cho việc cung cấp tài nguyên cho siêu máy tính và các hệ thống yêu cầu truy cập dữ liệu lớn.

X64 cho phép CPU xử lý 64-bit dữ liệu trong mỗi chu kỳ xung nhịp, nhiều hơn rất nhiều so với kiến trúc x86.

Sự khác biệt giữa kiến trúc x86 và x64

Mặc dù cả hai kiến trúc này đều dựa trên kiến trúc 32-bit, nhưng có một số điểm khác biệt chính. Sự khác biệt chính giữa hai tập lệnh này là khả năng xử lý dữ liệu trong mỗi chu kỳ xung nhịp và độ rộng của thanh ghi của CPU.

Vi xử lý sử dụng các thanh ghi để lưu trữ dữ liệu để truy cập nhanh hơn. CPU 32-bit trên kiến trúc x86 có thanh ghi 32-bit, trong khi CPU 64-bit có thanh ghi 64-bit. Do đó, x64 cho phép CPU lưu trữ và truy cập nhiều dữ liệu hơn, cung cấp hiệu suất tốt hơn. Đồng thời, độ rộng của thanh ghi cũng xác định dung lượng bộ nhớ mà máy tính có thể sử dụng.

Đặc điểm

Xem thêm : Nectar là gì?

Mỗi kiến trúc có những đặc điểm riêng, phù hợp với các trường hợp sử dụng cụ thể.

x86

• Sử dụng kiến trúc CISC (Complex Instruction Set Computing).
• Các tập lệnh phức tạp yêu cầu nhiều chu kỳ để thực thi.
• Sử dụng nhiều thanh ghi để lưu trữ dữ liệu.
• Được thiết kế với ít ống dẫn hơn nhưng có khả năng xử lý các địa chỉ phức tạp.
• Hiệu suất hệ thống được tối ưu hóa thông qua phần cứng. Kiến trúc x86 dựa trên các thành phần vật lý để bù đắp cho dung lượng bộ nhớ thấp.
• Sử dụng DEP (Data Execution Prevention) dựa trên phần mềm.

x64

• Hỗ trợ tương thích với các ứng dụng 16 và 32-bit.
• Không gian địa chỉ ảo lý thuyết lên đến 2^64 byte. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ của không gian này được sử dụng thực tế, khoảng 128TB.
• X64 xử lý các tập lệnh phức tạp bằng cách ánh xạ toàn bộ tệp tin vào không gian địa chỉ của quá trình.
• Nhanh hơn x86 do xử lý đa luồng, dữ liệu và bộ nhớ 64-bit, cũng như các thanh ghi lớn hơn.
• X64 mô phỏng đồng thời hai tác vụ x86 và mang lại trải nghiệm nhanh hơn so với x86.
• Tải tệp tin thực thi hiệu quả hơn.
• Sử dụng DEP dựa trên phần cứng.

Ứng dụng

Vì sự khác biệt về khả năng truy cập tài nguyên và tốc độ xử lý, mỗi kiến trúc được sử dụng cho các mục đích khác nhau.

x86

• Rất nhiều máy tính hiện nay vẫn sử dụng hệ điều hành và CPU x86.
• Phổ biến trong máy tính chơi game.
• Ngành công nghiệp máy chủ và điện toán đám mây vẫn sử dụng kiến trúc x86.
• Phần mềm và các chương trình cũ thường chạy trên kiến trúc 32-bit.
• Phân khúc âm nhạc vẫn ưa chuộng kiến trúc 32-bit do khả năng tương thích với các thiết bị âm thanh cũ hơn.

x64

• Ngày càng có nhiều máy tính sử dụng CPU 64-bit và hệ điều hành x64.
• Tất cả các bộ vi xử lý di động sử dụng kiến trúc x64.
• Được sử dụng để cung cấp tài nguyên cho siêu máy tính.
• Sử dụng trong các máy tính chơi game.
• Công nghệ ảo hóa dựa trên kiến trúc x64.
• Phù hợp hơn với các trò chơi mới hiện nay do hiệu suất cao.

Hạn chế

Mặc dù cả hai kiến trúc đều có những hạn chế nhất định, nhưng x64 là tập lệnh mới và hoàn thiện hơn.

x86

• Giới hạn không gian địa chỉ bộ nhớ.
• Tốc độ xử lý chậm hơn so với x64.
• Các nhà cung cấp không phát triển nữa các ứng dụng cho hệ điều hành 32-bit.
• CPU hiện nay yêu cầu hệ điều hành 64-bit.
• Tất cả các thiết bị trên hệ thống chia sẻ bộ nhớ RAM khả dụng, do đó dung lượng bộ nhớ cho hệ điều hành và ứng dụng hạn chế.

x64

• Không chạy trên các thiết bị cũ.
• Tiêu thụ nhiều điện năng hơn do hiệu suất cao.
• Thiếu driver 64-bit cho các hệ thống và phần cứng cũ.
• Một số phần mềm 32-bit không hoàn toàn tương thích với kiến trúc 64-bit.

Cách kiểm tra phiên bản hệ điều hành 32-bit hay 64-bit

• Bấm tổ hợp phím Windows + I để mở Cài đặt, sau đó chọn Hệ thống.
• Trên thanh bên trái, chọn Về. Trong hình bên phải, kiểm tra thông tin phần Loại hệ thống.

Các câu hỏi thường gặp

Đâu tốt hơn: x86 hay x64?

Mặc dù cả x86 và x64 đều có những ưu điểm riêng của mình. Tuy nhiên, x86 có nhiều hạn chế hơn và dần dần được thay thế và không còn được sử dụng trong tương lai.

Ngoài ra, x64 mang lại hiệu suất cao hơn nhiều, có thể sử dụng nhiều RAM hơn và có khả năng xử lý song song thông qua bus dữ liệu 64-bit. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn tốt hơn cho hệ thống hiện đại.

Hầu hết các máy tính ngày nay đều được cài đặt hệ điều hành 64-bit vì khả năng tương thích ngược với các ứng dụng 32-bit. Trong khi đó, hệ điều hành dựa trên kiến trúc x86 chỉ chạy được các phần mềm 32-bit.

Nhìn chung, x64 là một sự lựa chọn tốt hơn x86.

Nguồn: https://suphamyenbai.edu.vn
Danh mục: Wiki