Linux笔记(2)-CPU架构
- 2026-07-04 04:14:24
Linux笔记(2)-CPU架构
8.3 Linux 对 LoongArch 的支持
Linux 与 CPU 架构
Linux 内核从诞生之初就注重跨平台可移植性，如今已支持数十种 CPU 架构。从桌面 PC 到智能手机，从嵌入式设备到超级计算机，Linux 几乎运行在所有主流架构上。理解 CPU 架构对于系统选型、交叉编译、性能调优和容器部署都至关重要。
目录
CPU 架构基本概念 x86 / x86-64（IA-32 / AMD64） ARM / AArch64 RISC-V MIPS Power（PowerPC / POWER） s390x（IBM Z） LoongArch（龙芯） 其他架构 架构对比总览 Linux 中的架构命名 交叉编译 容器与多架构镜像 如何查看当前架构
一、CPU 架构基本概念
1.1 指令集架构（ISA）
指令集架构（Instruction Set Architecture, ISA） 是软件和硬件之间的契约，定义了 CPU 能理解的全部机器指令。它是最底层的软件抽象层。
1.2 指令集分类
| CISC | ||
| RISC |
1.3 字长与寻址
CONFIG_32BIT | CONFIG_64BIT |
1.4 字节序
| 大端序（Big-Endian） | ||
| 小端序（Little-Endian） | ||
| 双端序（Bi-Endian） |
二、x86 / x86-64（IA-32 / AMD64）
2.1 概述
x86 是目前桌面和服务器领域占比最高的架构，由 Intel 于 1978 年推出（8086 处理器），经数十年的迭代演进至今。
⚠️ 64 位 x86 的标准名称是 AMD64（AMD 定义）或 x86-64。Intel 的叫法是 Intel 64（曾名 EM64T）。在 Linux 生态中统一称为
x86_64。
2.2 x86-64 的关键特性
2.3 x86 的主要厂商
三、ARM / AArch64
3.1 概述
ARM（Acorn RISC Machine）是目前应用最广泛的 CPU 架构，以低功耗和高能效著称。智能手机、平板、嵌入式设备几乎全部采用 ARM。
在 Linux 生态中，32 位 ARM 常被称为
armhf（Hardware Float）或armel（Soft Float），64 位称为arm64或aarch64。
3.2 ARM 的授权模式
ARM 不直接生产芯片，而是授权 IP 给芯片厂商：
3.3 主要 ARM 芯片厂商
3.4 ARM 进入服务器领域
近年来 ARM 在服务器市场快速扩张：
四、RISC-V
4.1 概述
RISC-V（读作"risk-five"）是 2010 年由加州大学伯克利分校发起的开源免费指令集架构。与 ARM 和 x86 不同，任何人都可以免费使用 RISC-V 指令集设计芯片，无需支付授权费。
4.2 RISC-V 的基本配置
4.3 Linux 对 RISC-V 的支持
Linux 内核从 4.15 开始实验性支持，5.6 起正式可用 主流发行版（Debian、Fedora、openSUSE、Ubuntu、Arch）均已提供 RISC-V 移植 2023 年起 RISC-V 笔记本电脑和开发板开始面向消费者
4.4 主要 RISC-V 芯片
五、MIPS
5.1 概述
MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages）是一种经典的 RISC 架构，由 MIPS Computer Systems（1985）创造。曾广泛用于路由器、游戏机（PlayStation 1/2、N64）和嵌入式设备。
2021 年 Wave Computing（MIPS IP 持有者）宣布 MIPS 架构开源，但市场已大量转向 RISC-V。
5.2 现状
MIPS 在 Linux 内核中仍被支持，但已逐渐边缘化。OpenWrt（路由器固件）是 MIPS 最活跃的应用场景之一。龙芯已从 MIPS 转向自主架构 LoongArch。
六、Power（PowerPC / POWER）
6.1 概述
Power 架构由 IBM 开发，包括面向嵌入式/消费电子的 PowerPC 和面向企业服务器的 POWER 两大系列。
从 POWER8 开始，Linux 社区推动 little-endian（ppc64le） 作为默认字节序，使交叉编译和软件移植更加便利。
6.2 主要应用
IBM Power 服务器（AIX / Linux） 超级计算机（美国 Summit、Sierra 等采用 POWER9 + NVIDIA GPU） NASA、金融、航天等关键领域
七、s390x（IBM Z）
7.1 概述
s390x 是 IBM 大型机（Mainframe）的 64 位架构。IBM Z 系列大型机是世界上最稳定、最安全的计算平台之一，用于金融交易处理、大型数据库和企业关键业务。
7.2 Linux on IBM Z
IBM Z 是少数直接在硬件上运行 Linux（而非 z/VM）的企业平台之一：
主要使用场景：
IBM LinuxONE（专为 Linux 设计的大型机） Linux on z/VM（虚拟机方式） Docker/Kubernetes on IBM Z
八、LoongArch（龙芯）
8.1 概述
LoongArch 是龙芯中科自主研发的 CPU 指令集架构，于 2020 年正式发布，2021 年提交 Linux 内核补丁，2022 年被 Linux 内核正式接受。龙芯是中国自主研发 CPU 的重要代表。
8.2 龙芯处理器系列
| LoongArch | |||
8.3 Linux 对 LoongArch 的支持
Linux 内核 5.19+ 正式支持 LoongArch Debian（13 Trixie+）、Fedora、Anolis OS、龙芯 Linux（Loongnix）等已提供支持 主流开源软件（GCC、LLVM、Python、Node.js 等）已完成 LoongArch 移植
九、其他架构
| SPARC | ||
| IA-64（Itanium） | ||
| Alpha | ||
| HPPA（PA-RISC） | ||
| SH（SuperH） | ||
| ARC | ||
| Nios II / MicroBlaze | ||
| Hexagon | ||
| CSKY |
十、架构对比总览
x86_64 | ||||||
arm64aarch64 | ||||||
armarmhf | ||||||
| 开源免费 | riscvriscv64 | |||||
mipsmips64 | ||||||
powerpcppc64le | ||||||
s390x | ||||||
loongarch64 | ||||||
sparc64 |
十一、Linux 中的架构命名
Linux 内核和工具链中，同一架构可能有多种命名方式：
x86_64 | x86_64-linux-gnu | amd64 | x86_64 | |
i386i686 | i686-linux-gnu | i386 | i386i686 | |
aarch64 | aarch64-linux-gnu | arm64 | aarch64 | |
arm | arm-linux-gnueabihf | armhf | armv7hl | |
riscv64 | riscv64-linux-gnu | riscv64 | riscv64 | |
mips64el | mips64el-linux-gnuabi64 | mips64el | mips64el | |
ppc64le | powerpc64le-linux-gnu | ppc64el | ppc64le | |
s390x | s390x-linux-gnu | s390x | s390x | |
loongarch64 | loongarch64-linux-gnu | loongarch64 | loongarch64 |
十二、交叉编译
交叉编译（Cross Compilation）是在一个架构上编译出另一个架构可执行程序的过程。
12.1 GCC 交叉编译器命名
<target>-<vendor>-<os>-<abi>
aarch64-linux-gnu-gcc | |
riscv64-linux-gnu-gcc | |
x86_64-w64-mingw32-gcc |
12.2 安装交叉编译器
# Debian / Ubuntu
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu
sudo apt install gcc-riscv64-linux-gnu
sudo apt install gcc-loongarch64-linux-gnu
# Fedora
sudo dnf install gcc-aarch64-linux-gnu
sudo dnf install gcc-cross-riscv64
12.3 交叉编译示例
# 简单 C 程序
cat > hello.c << 'EOF'
#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello from cross-compilation!\n");
return 0;
}
EOF
# 在 x86_64 上编译为 ARM64
aarch64-linux-gnu-gcc -static -o hello-arm64 hello.c
# 验证目标架构
file hello-arm64
# 输出：hello-arm64: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (GNU/Linux 2.34), statically linked十三、容器与多架构镜像
13.1 为什么需要多架构
现代云原生环境中，同一个容器镜像可能需要同时运行在 x86_64 服务器和 ARM64 服务器上。Docker/OCI 通过 manifest 机制支持多架构镜像。
13.2 构建多架构镜像
# 使用 buildx 构建多架构镜像
docker buildx create --use
docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t myapp:latest --push .
# 查看支持的架构
docker buildx inspect --bootstrap
13.3 在 x86 上运行 ARM 容器
# 使用 QEMU 模拟（性能较低，适合开发测试）
docker run --rm --platform linux/arm64 arm64v8/alpine uname -m
# 输出：aarch64
# 安装 QEMU 用户态模拟（通常 buildx 会自动配置）
sudo apt install qemu-user-static
13.4 常见多架构基础镜像
alpine | |
ubuntu | |
debian | |
python | |
nginx |
十四、如何查看当前架构
14.1 常用命令
# 最常用
uname -m
# 输出示例：
# x86_64
# aarch64
# riscv64
# loongarch64
# mips64el
# ppc64le
# s390x
# 查看完整硬件信息
lscpu
cat /proc/cpuinfo
# 查看 32/64 位支持
getconf LONG_BIT # 输出 32 或 64
file /bin/ls # ELF 64-bit ... 或 ELF 32-bit ...
# 查看 Linux 内核架构配置
zcat /proc/config.gz | grep CONFIG_64BIT # 压缩内核配置
# 或
grep CONFIG_64BIT /boot/config-$(uname -r) # 未压缩配置
本文来自网友投稿或网络内容，如有侵犯您的权益请联系我们删除，联系邮箱：wyl860211@qq.com 。
随机文章
-
10个月宝宝每天需要喝多少奶粉？
- 我的Python100天打卡:67/100 Numpy线性代数练习题
- 用Python玩转大模型:本地部署LLM的5个神操作(2026实战版)
- python入门保姆级指南来了.
- Python编程中的不良习惯!!
- Python100道经典练习题,附完整代码!!
- 2026最新大语言模型赋能Python机器学习、深度学习及应用高级培训
- Python @property装饰器10种高级用法,让你的代码更优雅高效!
- 【python3基础教程】函数
- Python高性能计算:ctypes优化与JIT替代方案全解析
- 用Python给Verilog设计自仿进阶:FPGA仿真如何极致压榨CPU
