X86架构的发展历程
一、早期的硬件电源管理功能
在早期，硬件电源管理功能主要由BIOS控制，但其功能的局限性使其难以满足日益复杂的计算需求。这种原始电源管理功能的最大问题在于，它只能对硬件进行全面关闭或开启地管理，无法进行精细化的控制。随着电脑使用环境的日益复杂化，需要更精细的电源控制，例如部分硬件休眠，以及根据需要调整硬件电源。因此，BIOS控制的原始电源管理功能已经无法满足需求，逐渐被先进的ACPI取代。
二、4004——首个4位处理器的诞生
1971年，Intel接到日本Busicom公司的订单后，投入研发，最终成功生产出世界上第一颗4位CPU——4004。
31年的技术演进
从Intel于1978年推出的x86架构开始，至今已有31个年头。基于该架构的处理器不仅在速度上越来越快，而且在每次新款处理器的推出的同时，也不断扩展新的指令集。“
英特尔的技术策略与AMD竞争故事
- 英特尔和AMD是全世界主要的x86架构的技术代表厂家，他们之间相爱相杀的故事广为流传。例如，AMD正在探寻一条与Intel不同的技术道路，在2003年3月份，AMD的K8终于亮相，这是AMD推出的第一款64位x86服务器处理器，以此和Intel形成对立。
- AMD生产x86的授权来自世界多场官司。当时，IBM在发布IBM PC时要求Intel将8088授权给其他厂家作为第二供应商，而AMD则是其中的一个第二供应商。 此时AMD生产的CPU便开始在市面上流通。
- AMD在长达七八年的诉讼中，一直争取到了X86指令集的永久知识产权，然后在1990年代初开始大力自主研发，尽管在1991年成功仿制386并将之命名为Am386。
IA-64和AMD64的诞生与竞争
| 处理器 | 推出时间 | 设计公司 |
|---|---|---|
| IA-64 | 2001年 | 英特尔 |
| AMD64 | 2003年 | AMD |
AMD和Intel在64位处理器技术的比拼中，AMD推出了支持64位的AMD64架构，可在同一时间内处理64位整数运算，同时兼容于X86-32架构。英特尔也推出了支持64位的EM64T技术，最初未被正式命名为EM64T，但它们的本质是相同的，都是对x86体系结构的扩展，使得处理器可以处理64位的整数运算。
BIOS的作用自举过程
BIOS (Basic Input Output System)的主要任务是在开机时检查系统硬件，并准备系统以加载操作系统。它是一套固化在CMOS芯片中的程序，负责系统的开机设置、硬件检验与初始化。
一、SPI闪存区的保护机制
SPI闪存区是BIOS的存储地，故需要有效保护。这几种方式有助于其保护：
- 硬件读写保护：对SPI闪存区设置硬件读写位，可以防止无关的读写操作。
- 安全引导：启动过程中，BIOS检查启动介质是否经过指定认证，有助于防止未经授权的软件执行。
- 更新签名：BIOS更新程序必须经过签名，才可以对BIOS进行升级，防止恶意代码的篡改。
二、CMOS芯片在BIOS中的角色
CMOS芯片是一个小型的RAM设备，负责存储系统设置和系统时间。它也Plays意义重要的角色在BIOS中。
| CMOS功能 | 详细说明 |
|---|---|
| 主板设备信息存储 | 存储有关计算机的各种硬件信息和底层配置，如储存设备、显卡、网络设备等 |
| 实时时钟（RTC） | 即使在电脑断电后，主板上的CMOS电池仍然可以供电，提供实时时间。 |
| 系统配置 | 系统的各种开机启动参数，可以通过BIOS的设置进行修改。 |
性能的提升及能耗的降低
在计算机技术上，性能的提升及能耗的降低双方面的优化，与最大限度地提升技术效能、降低运营成本成为了新的追求。近年来，相关企业通过技术创新和管理策略调优，都取得了一些显著的成果。
一、性能提升技术的探寻
关于性能提升，从单机定制化服务器到新型处理器的开发，企业在不断探索新的可能性。
以新型处理器的开发为例
近年来，处理器的性能提升一直是硬件技术竞赛的主线。我们可以通过以下几个例子来看看新型处理器是如何提升性能，降低能耗的：
- Cx5x86处理器: 这种处理器提高了工作频率，性能自然也获得了很大提升，同时其功耗也有明显下降。
- 中国X86 CPU: 上海兆芯集成电路有限公司开发的这款新型处理器，在提升性能的同时，实现了低功耗，满足了国家战略需求。
- 至强5600处理器: 它增加了更高能效的低功耗CPU，支持低功耗DDR3内存，同时在智能节能技术和CPU功耗管理上也进行了优化。
二、调优服务器、操作系统和管理软件的关系
提升性能不能仅依靠硬件技术的更新，还需要通过调优服务器、操作系统和管理软件的关系，以寻求速度与效率的最大化。
基于Windows Server 2008和Linux的测试
针对服务器性能调优，微软和Linux在不同的服务器上进行了反复测试。测试结果显示，优化服务器、操作系统以及管理软件的相互配合，可以显著提升性能，且最大程度降低能耗。具体信息如下表所示：
| 服务器类型 | 操作系统 | 总体能耗降低比例 | 性能提升比例 |
|---|---|---|---|
| 联想TDC服务器 | Windows Server 2008 | 18% | 22% |
| 自家定制单元服务器 | Linux | 27% | 30% |
表中内容大家可见一斑，通过耗时费力的优化，可以在生态内部找到新的性能提升点。无论是硬件还是软件，合理的应用都可以更好地提升系统性能。
理解硬件的“三大件”
在电脑硬件中，有三大核心组成部分被誉为“三大件”，它们分别是处理器、主板和内存。首先，这三者被称为“三大件”的原因是它们在整个计算机系统中的配合运作，直接决定了计算机的性能和稳定性。
- 处理器：也称为CPU，是计算机的大脑，负责处理任务和指令。
- 主板：是计算机的主要组织架构，所有的硬件都必须接在主板上，从而通过主板进行信息交流。
- 内存：也叫RAM，是用于临时存储数据的硬件设备。CPU会从内存中读取或写入数据。
对于处理器来说，Intel和AMD是两个市场占有率最高的品牌。
- Intel（英特尔）：是世界上最大的芯片制造商。其产品以强大的计算能力和技术领先特点著称。比如，Intel的新一代低过耗电X86微处理器Stealey，可以大幅提高电脑性能。
- AMD（超微）：是全球第二大的微处理器制造商，以达到较高的性价比而受欢迎。它的先进制程芯片技术，使得芯片功耗降低了15%，性能方面，跑分结果极其出色，达到了126万。
X86 BIOS能耗技术探寻的常见问答Q&A
Q1：什么是x86架构，以及它的发展历程是怎样的？
A： x86架构是一种十分广泛使用的计算机体系架构，从早期的8086微处理器发展至今已经拥有31年的历史，并且它在速度上进行了稳步的提升。同时，这一架构也在新款处理器的推出中不断扩展了新的指令集。
- 它最初由Intel在1978年提出，之后也经历了多次的变革和升级。
- 现今，x86架构的技术代表厂家主要就是Intel与AMD。
- 他们的发展旗鼓相当，互爱互杀的故事广流于民间。
Q2：BIOS在x86架构中的作用是什么？
A：BIOS（Basic Input Output System，基础输入输出系统）在x86架构的计算机中起到了十分关键的作用。
- 主要的作用是在开机后，首先启动和检测硬件设备、运行启动扇区的程序，以加载操作系统。
- 而在CMOS中存储有各种硬件信息和底层配置，包括实时时钟(RTC)信息，通过BIOS可以对其进行读写设置。
- 并且，BIOS还有防止软硬件层面对spi进行篡改的作用。
Q3：如何在x86架构的处理器中做到性能提升并降低能耗？
A：在x86架构的处理器中，通过一系列设计和优化可以实现性能的提升和能耗的降低。
- 比如，可以通过提高处理器的工作频率、优化处理器的工作流程等方式提升计算性能。
- 在降低能耗方面，可以通过智能化的能耗管理技术、优化核心的工作方式等方法实现。
- 所有这些环节，都需要硬件设计人员的精心设计和优化。
Q4：英特尔和AMD在x86架构服务器战争中的发展史是怎样的？
A：英特尔和AMD作为全球最大的两家处理器设计和制造商，他们在x86架构服务器的战争中各有千秋。
- 从90年代末X86架构开始延伸到笔记型电脑后，他们在服务器芯片市场的竞争愈发激烈。
- AMD在2003年推出了第一款64位x86服务器处理器Opteron，改变了市场格局。
- 而英特尔则紧随其后，勇于创新和突破，使其在市场上始终保持一定的领先地位。
Q5：为什么说计算机硬件是现代社会的基石？
A：计算机硬件，包括CPU、主板、内存等，作为现代社会的基石，推动了人类科技的进步和各行业的发展。
- 无论是在科研、工业生产、日常生活还是社交娱乐中，计算机硬件无一不是关键运转的核心。
- 几乎所有的现代电子设备和系统，都离不开计算机硬件的支持。
- 因此，计算机硬件被誉为现代社会的基石，这一地位是无可撼动的。
