Intel 不敢作的神秘x86 处理器现身Linux 核心,抛弃32 位元包袱,仅支援64 位元

Linux 核心邮件列表(LKML)近日出现一份来自x86 架构专家Christian Ludloff 的技术文件,内容揭露一家既非Intel、也非AMD 的神秘厂商,已成功开发出一款支援APX、FRED 与x86S 三大规格的x86 处理器,且已大规模部署超过一年。这款晶片最激进的设计,是彻底抛弃了x86 架构长达数十年的32 位元相容包袱。消息一出,立刻在x86 生态圈引起高度关注,因为这款产品的规格,恰好补上了Intel 自己半途而废的蓝图。

Intel 不敢作的神秘x86 处理器现身Linux 核心,抛弃32 位元包袱,仅支援64 位元

只留64 位元,32 位元相容靠软体

根据Ludloff 在LKML 上发布的文件,这款处理器的核心架构仅支援64 位元保护模式(PM64)与五级页表(PML5),传统的Legacy Mode 与32 位元相容模式已被完全移除,相关的向下相容工作全部交由软体模拟来实现。

这项设计相当激进。 x86 架构自1978 年问世以来,数十年来累积了庞大的向下相容包袱,从16 位元的Real Mode 到32 位元的保护模式,每一代处理器都得背负这些历史遗留的硬体逻辑。虽然这保障了数十万款旧软体的相容性,但也让现代x86 晶片的晶片面积、功耗与设计复杂度居高不下。反观Apple 生态在2017 年时在iOS 11 开始就大刀破斧的抛弃32 位元应用,电脑端则是2019 年macOS 10.15 Catalina 就淘汰,其实Intel 早该这么作了。

把相容性从硬体转嫁到软体,并非全新的概念,过去曾有厂商尝试过类似的做法,但多因效能损失过大而失败。这次的挑战在于:32 位元应用程式在现今消费者端已大幅式微,但企业、工业与嵌入式环境仍有不少旧系统在线,软体模拟能否扛住这些场景的效能需求,是这款晶片即将面对的第一道考验。

Ludloff 在邮件中直言:「经过超过二十年的x86-64 时代,Legacy Mode 和Compatibility Mode 已经完成了它们的使命,是时候抛弃这些沉重包袱了。」他更以一句话总结:「把复杂度迁移到x86 软体模拟,拒绝x86 迷思,收起那些胶带补丁。」

Intel 放弃的x86S,神秘厂商接棒

Intel 曾在2023 年提出x86S 规格,目标正是清理x86 架构的历史包袱,打造仅支援64 位元的纯净架构。然而到了2024 年中,Intel 正式放弃了这项计画,理由是市场需求不足与生态系转换成本过高。

如今,这家神秘厂商接过了Intel 放下的旗帜,还更进一步,在x86S 的基础上整合了APX 与FRED 两大技术。用Ludloff 的话来说:「Intel 的放弃,被证明是操之过急。有人继续走了下去。」

APX 与FRED:效能与架构的双重升级

这款处理器整合的两大关键技术各有来头。 FRED(Flexible Return and Event Delivery)规范由Intel 在五年前首次发布,目标是重新设计x86 的例外处理与中断传递机制,简化作业系统核心的处理流程。根据Ludloff 的文件,FRED 规格在2023 年底到2024 年初尘埃落定,Intel 已在2024 年底推出的产品中首次支援FRED,AMD 预计也将在不久的将来跟进。

APX(Advanced Performance Extensions)则是将通用暂存器从传统的16 个扩充至32 个,大幅减少处理器因暂存器不足而必须频繁读写记忆体的问题。测试数据显示,APX 可减少约10% 的读取操作与20% 的写入操作,对效能有显著提升。 APX 规格在2024 年底到2025 年初完成定案,Intel 与AMD 都预计在不久的将来推出支援APX 的产品。

这款神秘晶片同时支援了FRED 与APX,还将Intel 已经放弃的x86S 一并实现。这家厂商一次到位,把Intel 规划了五年、却自己半途而废的未来架构蓝图,完整打造成了一颗实际可运作且已部署超过一年的处理器。

此外,这款晶片在先前的曝光中也被发现配备了16 tile 与32 tile 规格的AMX(Advanced Matrix Extensions)矩阵扩充配置,超越了当前Intel Xeon 主流处理器仅8 tile 的配置,暗示其在AI 与机器学习运算上可能有不俗的表现。

身分之谜:RosaicLabs、兆芯还是海光?

这款处理器的开发者究竟是谁,目前仍是一团迷雾。业界推测主要有三种可能性:

第一种可能是x86 处理器厂商兆芯(Zhaoxin)或海光(Hygon)。两者分别持有x86 授权,长期耕耘国产化处理器市场,若要实现如此激进的架构变革,并非不可能。

第二种可能,也是最受关注的选项,是美国新创公司RosaicLabs。今年7 月底,媒体报导Intel 已同意将Atom 处理器的暂存器传输层级(RTL)程式码授权给RosaicLabs,这家才在德拉瓦州注册几个月的新公司。 这项罕见的合作让RosaicLabs 具备了自行设计x86 核心的技术基础,加上前述32 tile AMX 等超前规格,与Ludloff 文件中的描述相当吻合。

RosaicLabs 的CEO Amarjit Gill是晶片业的资深老将,与Intel 现任CEO 陈立武(Lip-Bu Tan)有着长期的共同投资关系。 TechSpot 的分析指出,这项授权的具体用途仍不明朗,但推测可能指向机器人与AI 等高阶应用领域。

第三种可能是,这款晶片其实来自某个外界完全不知道的新玩家。毕竟x86 架构的授权生态在过去几年已经出现了许多变化,未来可能还会有更多惊喜。

结语

无论这款神秘x86 处理器的开发者是谁,它都已经向产业展示了x86 架构除了Intel 与AMD 既定路线之外的另一种可能,甩开历史包袱,用更纯粹的64 位元架构搭配现代化的指令集扩充,并在软体层解决相容性问题。这条路能否成功,最终还是要看市场的接受度与软体生态系的支援程度。但至少,这已经让x86 的未来,比过去几年看起来更有趣了。

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