x86S, a nova arquitetura da Intel, eliminando os conceitos legados de 16 e 32 bits

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Alguns dias atrás, veio a notícia de que Intel introduziu uma arquitetura de processador x86S simplificada (simplificação x86) que implementa apenas o modo de 64 bits e não oferece suporte a conceitos herdados.

Com esta nova arquitetura x86S, Intel descarta suporte para sistemas operacionais de 16 bits e 32 bits, mas é mencionado que se pode ser executado através da virtualização, portanto, a capacidade de executar aplicativos de 32 bits em um ambiente de sistema operacional de 64 bits será mantida.

A longa vida da arquitetura Intel® resultou em um rico ecossistema de software com uma enorme base instalada que abrange desde PCs até a nuvem, passando por dispositivos móveis e desde dispositivos embarcados até supercomputadores e muito mais.

Desde sua introdução há mais de 20 anos, a arquitetura Intel® 64 tornou-se o modo operacional dominante. Como exemplo dessa evolução, a Microsoft parou de enviar a versão de 32 bits de seu sistema operacional Windows 11. O firmware da Intel não oferece mais suporte nativo a sistemas operacionais não UEFI64. Os sistemas operacionais de 64 bits são o padrão de fato hoje. Eles mantêm a capacidade de executar aplicativos de 32 bits, mas pararam de oferecer suporte nativo a aplicativos de 16 bits.

Os os processadores com a nova arquitetura iniciarão imediatamente no modo de 64 bits, ignorando a chave intermediária para os modos de 16 bits e 32 bits durante o processo de inicialização. O x86S também implementa a capacidade de alternar para o uso de uma estrutura de tabela de página de memória de 5 níveis, sem primeiro desabilitar a paginação e ignorar a transição para o modo sem página.

Os designs da arquitetura Intel 64 saem da reinicialização no mesmo estado que o 8086 original e exigem uma série de transições de código para entrar no modo de 64 bits. Depois de executados, esses modos não são usados ​​por aplicativos ou sistemas operacionais modernos.

Uma arquitetura de modo somente de 64 bits exigirá equivalentes de 64 bits de tecnologias que atualmente rodam em modo real ou modo protegido.

Das recursos da arquitetura x86S, o seguinte se destaca:

  • Fim do suporte para endereçamento de 16 bits e a capacidade de redefinir o tamanho do endereço.
  • Uso de um modelo simplificado de endereçamento de segmento de memória de 64 bits para oferecer suporte ao endereçamento de segmento em aplicativos de 32 bits, o que é consistente com a prática usada em sistemas operacionais modernos.
  • Drops suportam 1 e 2 anéis de proteção, que não são usados ​​em softwares modernos.
  • Fim do suporte para o modo de 32 bits em proteção de anel zero.
  • Remoção dos modos protegidos de 16 bits e 32 bits.
  • Fim do suporte para acesso às portas de E/S do 3º anel de proteção.
  • Fim do suporte para operações de string com portas de entrada/saída (INS/OUTS)
  • Fim do suporte para controladores de interrupção 8259 e uso apenas de controladores programáveis ​​X2APIC.
  • Remove alguns bits de modo do sistema operacional não utilizados.

Vale ressaltar que para a Intel, manter esses requisitos de hardware antigos pode ter um impacto grave en a microarquitetura e o design de um dispositivo. Por exemplo, melhorias na inicialização e na execução do código não podem ser integradas se tiverem um impacto negativo na compatibilidade com versões anteriores.

Outro ponto é que os dispositivos que rexigem compatibilidade com versões anteriores devem dedicar espaço ao hardware antigo, algo que poderia ser melhor utilizado por aceleradores de hardware e sistemas de tempo de execução mais recentes. Também é altamente provável que o uso de compatibilidade com versões anteriores também tenha implicações mais amplas para o hardware usado em projetos modernos.

Além disso, também é mencionado que manter a compatibilidade com versões anteriores também pode fazer com que vulnerabilidades de segurança persistam em novos projetos. Isso é especialmente verdadeiro durante o processo de inicialização, onde os sistemas legados podem não usar práticas de segurança fortes, permitindo a execução de qualquer código malicioso.

Finalmente, é mencionado que a transição não removeria completamente o suporte do sistema operacional legado. Como a empresa afirma em um post, a Intel amadureceu as técnicas de virtualização que ainda podem permitir a inicialização do software legado.

Se você interessado em saber mais sobre o assunto, você pode verificar os detalhes no link a seguir.