Intel i AMD szczegółowo omawiają nowe ulepszenia x86, aby zachować aktualność zestawu instrukcji

Pod koniec ubiegłego roku powstały firmy Intel i AMD Grupa doradcza ds. ekosystemu x86 (EAG) aby zachować x86 ISA rośnie i kwitnie w epoce, w której Arm i RISC-V rozszerzają swoją obecność. Rok później ciężka praca inżynierów Intela i AMD przynosi owoce. Według nowych wpisów na blogach założycieli obu grup doradczych ds. ekosystemów x86, obecnie dodawane są nowe instrukcje, aby wzmocnić warstwę bezpieczeństwa i zwiększyć wydajność wektorów i macierzy. Pierwsza w kolejce jest nowa instrukcja FRED (elastyczny zwrot i dostarczanie zdarzeń), zaprojektowana jako nowy, zmodernizowany i ujednolicony model przerwań w celu zmniejszenia opóźnień w oprogramowaniu i poprawy niezawodności oprogramowania. Oprócz FRED instrukcje takie jak AVX10 i ACE (Advanced Matrix Extensions for Matrix Multiplication) są teraz ujednolicone i zaimplementowane na całym stosie, co oznacza, że ​​mamy teraz ujednolicony sposób przyspieszania mnożenia macierzy, a także 512-bitowe rozszerzenia wektorów.

Być może najciekawszą i najważniejszą częścią tej aktualizacji jest ChkTag dla bezpieczeństwa pamięci x86. ChkTag to nowy zestaw instrukcji do znakowania pamięci x86, który pomaga wychwytywać typowe błędy związane z bezpieczeństwem pamięci, takie jak przepełnienia bufora i użycie po zwolnieniu, poprzez dołączenie małych znaczników do pamięci i sprawdzenie ich sprzętowo. Daje programistom i kompilatorom szczegółową kontrolę nad tym, które dostępy są sprawdzane, dzięki czemu narzędzia mogą włączać zabezpieczenia tam, gdzie są najbardziej istotne, bez dużego obciążenia związanego z podejściami opartymi wyłącznie na oprogramowaniu. Dzięki temu jest praktyczny w przypadku wzmacniania aplikacji, jąder, hypervisorów, a nawet oprogramowania sprzętowego, podczas gdy pliki binarne z obsługą ChkTag mogą nadal działać na starszych procesorach, którym brakuje funkcji sprzętowych, co ułatwia wdrażanie. Projektanci zamierzają, aby ChkTag uzupełniał istniejące zabezpieczenia, takie jak stosy cieni i przetwarzanie poufne, a pełna specyfikacja spodziewana jest jeszcze w tym roku.

Po utworzeniu EAG x86, Intel porzucił projekt x86Seksperymentalną architekturę zestawu instrukcji, której celem jest uproszczenie konstrukcji procesora poprzez usunięcie starszej obsługi starszych 32-bitowych i 16-bitowych trybów operacyjnych. Procesor x86 i jego 64-bitowy procesor x86-64, którego używamy dzisiaj, to gigantyczny zbiór specyfikacji zawierający tak wiele instrukcji, że rzadko kto jest w stanie dokładnie określić, ile ich jest. Wszystko to wywodzi się z epoki oryginalnych procesorów 8086, które posiadały własne 16-bitowe instrukcje. Później przeszliśmy na systemy 32-bitowe, a następnie 64-bitowe, przy czym wszystkie przyniosły własne, szczegółowe instrukcje. Dodanie obsługi przetwarzania wektorów, macierzy i innych typów danych rozszerzyło specyfikację ISA do tego stopnia, że ​​nikt poza kilkoma wybranymi inżynierami w firmie Intel (i AMD) nie jest w stanie jej w pełni zrozumieć. Z tego pomysłu zrodził się pomysł x86S, aby rozwiązać problem obsługi starszych systemów i starszego kodu. Jednak po x86 EAG Intel zaprzestaje projektu i teraz wraz z AMD skupia się na nowej erze, w której będzie można uzyskać większą wydajność i zwiększyć bezpieczeństwo.