Windos與CPU架構的不解之緣

從12代酷睿以及將與之競爭的下一代銳龍身上，我們會發現CPU作為PC的核心硬件，不僅僅是追求最高性能，在設計上也都是要與當前的軟件，特別是操作系統相互配合的。回看PC的發展史，特別是現代PC軟硬件的歷史，我們還會看到很多這樣的例子，當然也有反例，在即將到來的新CPU中仍然有著這些前輩的影子。本文我們就通過CPU架構和軟件、操作系統的演進路線，來看一看它們相愛相殺的一路過往吧。

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限于篇幅和我們讀者的實際需求，本次我們只考慮Windows系統平臺和歷史上影響比及較大的零售處理器。其實個人電腦處理器乃至擴大到X86架構的CPU，還有更早期的286、386、486以及如蘋果電腦家族、服務器處理器等許多其他產品，有興趣且能接觸到這些CPU發展資料的讀者其實也可以用本文的觀點去“套用”，會發現它們的發展也是基本符合這一規律的。比如從8位到16位處理器再到32位CPU的變化;蘋果基于當時的應用需求而選擇英特爾X86處理器，又因為當前的應用需求而開發使用ARM架構的M1處理器;當前很多服務器CPU（圖2）的設計會為了方興未艾的云計算、AI計算等需求而進行優化，啟用新的架構設計，拋棄了基于IA-64指令集的安騰架構（圖3）產品。

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Windows 3.x奔騰和多任務時代的啟動者

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1992年個人電腦走入了一個新的時代，其代表就是更具實用性的Windows 3.1以及奔騰（Pentium）處理器的聯袂登場。其實我們當前已經非常熟悉的多線程技術，在軟件上的實現比超線程、多核處理器的出現早得多。1992年推出的Windows 3.1就是一種支持多線程并行的操作系統，最直觀的表現當然就是可以使用多窗口，同時處理多任務（圖4）。

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與之對應的，1992英特爾的奔騰處理器（圖5）中也提供了之前486不具備的“超標量技術”，也就是有兩條數據流水線，可以同時執行兩條指令。很顯然，這是一塊非常符合Windows需求的產品，而之前的DOS操作系統則在大部分應用中沒有這一需求。

不過Windows在自身的各項功能使用中并不會明顯地體現出奔騰處理器的優勢，真正基于Windows核心的軟件應用開發、普及又都尚需時日，因此出現了486處理器的兼容生產廠商提升頻率或略微修改核心架構（圖6），便可以輕松提供不弱于奔騰處理器的性能甚至日常辦公、游戲體驗的情況。

這一點在日后的操作系統/CPU架構切換過程中屢次出現，預計在Windows11+新架構CPU的早期也無可避免。例如將大核心用于專業軟件、3D處理、辦公計算;用功耗小而性能足夠的小核心處理游戲音效、后臺程序、待機狀態，以及運行Android APP顯然是非常理想的狀態，實際上很可能在12代酷睿和Windows 11上市后的相當長時間內，主流軟件應用都難以很好地切換和駕馭這些不同的核心，實現最好的執行效率和使用體驗。

隨著后來越來越多的軟件開始利用超標量設計，這些兼容廠商就紛紛在486核心的基礎架構上增加超標量計算能力，以滿足已經逐漸成為潮流的Windows以及新一代軟件應用的需求，例如AMD K5（圖7）。

Windows 9x系列架構的擴張時代

在理應與奔騰處理器對應，但發布時間晚了2年半的AMD K5殼體上，我們會看到清晰的Windows 95標志，它代表著一個新時代的開始。相對于類似DOS外殼的Windows 3.x，從Windows 95（圖8）開啟的Windows系列雖然底層仍與DOS有關，但無疑逐漸地、更全面地掌控了整臺電腦的軟硬件。也正是因為它的需求，CPU架構才有了更大的變化，奠定了今日CPU架構的基礎。