x86S,Intel 的新架構,消除了 16 位和 32 位的遺留概念

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幾天前,有消息稱英特爾推出了一種簡化的 x86S 處理器架構(x86 簡化),該架構僅實現 64 位元模式,不支援舊概念。

英特爾的這款全新 x86S 架構取消了對 16 位元和 32 位元作業系統的支持,但據說可以透過虛擬化運行,因此在 64 位元作業系統環境下運行 32 位元應用程式的能力將得以保留。

英特爾® 架構的長壽命造就了一個豐富的軟件生態系統,擁有龐大的安裝基礎,從 PC 到雲,再到移動設備,從嵌入式設備到超級計算機等等。

自 20 多年前推出以來,英特爾® 64 位架構已成為主導的運行模式。 作為這種演變的一個例子,微軟停止發售其 32 位版本的 Windows 11 操作系統,英特爾的固件不再原生支持非 UEFI64 操作系統。 64 位操作系統是當今事實上的標準。 它們保留了運行 32 位應用程序的能力,但已停止原生支持 16 位應用程序。

採用新架構的處理器將直接以 64 位元模式啟動,無需在初始化過程中經歷 16 位元和 32 位元模式的中間切換。 x86S 還實現了直接切換到 5 級記憶體頁表結構的功能,無需先停用分頁機制,也無需跳過向無頁模式的轉換。

Intel 64 架構設計以與原始 8086 相同的狀態重新啟動,需要一系列代碼轉換才能進入 64 位模式。 一旦運行,這些模式就不會被現代應用程序或操作系統使用。

純 64 位元模式架構需要 64 位元版本的技術,這些技術目前以實模式或保護模式運作。

x86S架構具有以下顯著特性:

  • 結束對 16 位尋址的支持和重新定義地址大小的能力。
  • 使用簡化的 64 位內存段尋址模型來支持 32 位應用程序中的段尋址,這與現代操作系統中使用的做法一致。
  • 放棄對現代軟件中未使用的 1 和 2 保護環的支持。
  • 在環零防護中結束對 32 位模式的支持。
  • 移除 16 位和 32 位保護模式。
  • 終止支持從第三個保護環訪問 I/O 端口。
  • 結束對輸入/輸出端口 (INS/OUTS) 字符串操作的支持
  • 結束對 8259 中斷控制器的支持並僅使用 X2APIC 可編程控制器。
  • 刪除一些未使用的操作系統模式位。

值得注意的是,對於英特爾而言,維持這種過時的硬體需求可能會嚴重影響設備的微架構和設計。例如,如果改進啟動和程式碼執行效能會影響向後相容性,那麼這些改進就無法實現。

另一點是,需要向下相容的設備必須為舊硬體預留空間,而這些空間本可以更好地用於新型硬體加速器和運行時系統。此外,向下相容的使用很可能對現代設計中使用的硬體產生更廣泛的影響。

此外,還提到保持與以前版本的兼容性也會導致安全漏洞在新設計中持續存在。 在引導過程中尤其如此,遺留系統可能不使用強大的安全措施,允許任何惡意代碼運行。

最後,報告指出,此次過渡不會完全停止對舊版作業系統的支援。正如該公司在一份文件中所述,英特爾已經發展出成熟的虛擬化技術,可以確保舊版軟體仍然能夠啟動。

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