英特尔提供“x86-S”的ISA（指令集架构）有何优势？

英特尔近日发布了一份新的白皮书(PDF)，打算简化其处理器指令集架构(ISA)。英特尔提供了“x86-S”的ISA（指令集架构），其中“S”可能代表“简化”。它是当前 x86-64 ISA 的修订版，去除了所有遗留问题，作为一个仅 64 位的指令集架构独立存在。

你可能会问是什么遗留问题？有很多。现代 x86-64 ISA 起源于1978 年发布的英特尔 8086 处理器，大量原始指令集保留在现代处理器中，更不用说每个后续处理器添加的扩展了: 286、386和486，

英特尔正在考虑削减的内容包括 16 位寻址支持、环 3 I/O 端口访问、环 1 和环 2 整体、字符串端口 I/O、包括 8259 在内的遗留 APIC 支持，当然还有所有与所有这些旧东西相关的处理器模式位。

许多喜欢使用最新Windows应用程序和游戏的当代PC用户早已在Windows 7时代转移到64位Windows。这使得系统内存量超过4GB（32位操作系统只能解决3.2GB的内存），而64位应用程序和游戏开始成为主流。因此，由于目前的Windows 11操作系统只有64位，应用程序和游戏占用了数千兆字节的内存，英特尔希望将架构精简考虑追溯到最初的8086芯片，这似乎是合理的。

x86S 架构的主要优势之一是可以更快地启动 CPU，因为在启动期间无需使用未分页的传统模式。"英特尔64架构设计在复位后的状态与最初的8086相同，然后需要一系列的代码转换来进入64位模式，"英特尔对其传统支持解释道。"一旦运行，这些模式就不会在现代应用或操作系统中使用。"作为最终用户，如果您不使用 16 位应用程序，您最有可能注意到的变化是启动速度甚至超过我们已有的速度。

因此，很容易理解，架构精简将带来好处，而上面概述的复杂启动过程将是新Intel x86S芯片用户观察到的第一个好处。对用户和开发人员还有什么好处?英特尔提供了以下要点:

使用64位的简化分段模型来支持32位应用程序的分段，与现代操作系统已经使用的相匹配。

删除现代软件不使用的ring 1和ring 2以及过时的分割功能，如门。

移除16位寻址支持。

取消对ring 3 I/O端口访问的支持。

消除字符串端口I/O，它支持过时的CPU驱动I/O模型。

限制本地中断控制器(APIC)使用X2APIC，并删除旧的8259支持。

删除一些未使用的操作系统模式位。

图源：英特尔白皮书

这样的转变不会彻底消除对遗留操作系统的支持。正如该公司在一篇文章中所说，英特尔拥有成熟的虚拟化技术，仍然可以启动遗留软件。对于那些对在最新的英特尔硬件上运行旧的操作系统和软件感兴趣的人，英特尔建议有成熟的基于虚拟化的软件解决方案，用户可以使用虚拟化硬件(VMX)。“提供一个解决方案来模拟启动遗留操作系统所需的功能。”狂热的复古电脑爱好者也会收集和使用旧的PC系统来运行他们的旧软件库。本周早些时候，我们注意到有新的英特尔386和英特尔8088便携式电脑正在开发和在线销售。

有趣的是，英特尔描述这些“遗留缩减”处理器的方式听起来像是它们与标准英特尔 64（或 x86-64）处理器并存。事实上，Intel 描述了一个场景，其中标准 Intel64 处理器实现了 x86S 的新功能，包括 64 位本机引导。显然，该公司正在征求任何人对该提案的反馈意见。

编辑：黄飞