アーキテクチャの種類

Intel developer's manual (以降、IDMと略す） vol-1 ~ vol-4をざっと読んだので、内容を忘れないうちにメモ。この後は、パタヘネ本を読んでいこうと思う。というのも、IDMでは、「アーキテクチャ」が説明されている。だから、実際の実装については特に解説がない。メモリのデータサイクルやキャッシュ機構、パイプライン処理などについても勉強したいので、パタヘネ本（和訳）ー＞ヘネパタ本（原著）と読み進めていこうと思っている（、、、思っている）。あぁ、読み終わるのは何ヶ月後だろうか。

IDMでは、様々なトピックが絡み合いながら説明が進んでいく。これは、分かりにくさの原因となっている。しかし、これは致し方がないところだ。多くの事柄が相互に関連しているのは、アーキテクチャが巧妙に作られている証しなのかもしれない。

IDMで説明されているアーキテクチャには、以下のようなものがある。

IA-32
Intel 64

そして、それらのアーキテクチャではいくつかの動作モードをサポートしている。

16-Bit real address mode
Virtual-8086 mode
System management mode (SMM)
32-Bit protected mode
32-Bit extension (IA-32e) (a.k.a. AMD64)
- competitive mode
- 64-Bit mode

	real address	Virtual-8086	SMM	protected	IA-32e
IA-32	o	o	o	o	x
Intel 64	o	o	o	o	o

このうち、以降のまとめで中心にするのは、32-Bit extension（以降、IA-32e）の64-Bit modeだ。実は、IA-32eはIntelが（はじめに）作ったものでなく、AMDがx86 アーキテクチャを64 bitに拡張したものを、Intelがライセンスしたものだ。しかし、IDM内ではそのことについて全く触れておらず、混乱のものになる。正確には、このモードとAMD64は違うところがあるのだが、ざっくりいえば同じアーキテクチャだ。このようにIntelがAMDの功績を明示していないことに、linux torvaldsは憤りを覚え、64 bit Intel CPU用のダウンロードファイルにはamd64とつけたらしい（まあ、これはこれで混乱するが）。

IA-32eには、表にもあるように、64-Bit以外に、compatibility modeというモードがある。このモードでは、レガシーコード(ie. 32-Bit protected modeのコード）を（ほとんどの場合）コンパイルなしに動かすことができる。IA-32eにおいて、どちらのモードを使うかは、実行されるコードセグメント(CS)のLフラグで決定される。Lフラグがセットされているとき、64-Bitで、セットされていないときはcompatiblityモードとなる。

ちなみに、IntelはIntelで、IA-64 アーキテクチャという64 bitアーキテクチャを作ったのだが、これはIA-32 アーキテクチャに対する後方互換性がなかった（ie. レガシーコードが動かない）ために、商業的成功を収められなかったという歴史がある。IA-32e アーキテクチャは、後方互換性を実現した代償として、技術的美しさに欠けるところがある（無駄に複雑）が、市場で成功したことは認めざるを得ない。