Выполнено дизассемблирования микрокода i386 и создан открытый CPU z386

Энтузиасты смогли успешно извлечь и дизассемблировать микрокод процессора Intel 80386, который из-за отсутствия документации считался «чёрным ящиком». Бинарный образ микрокода был воссоздан с привлечением AI по фотографиям кристалла в высоком разрешении, а логика работы разобрана через трассировку соединений на кристалле. Постепенно были определены структура микрокоманд (μ-ops), поля, порядок исполнения и маркеры конца инструкций. Наработки проекта опубликованы на GitHub как общественное достояние.

Выявлено, что в CPU 80386 каждая инструкция полностью исполняется через микрокод, в то время как в 8086 и современных процессорах часть инструкций обрабатывается напрямую. Кроме того, в отличие от процессоров 8086, в 80386 микрокод не реализует алгоритмы напрямую, а в основном настраивает аппаратные ускорители (умножитель, делитель, быстрый сдвиг, PTU (Protection Test Unit)).

В ходе исследования также была обнаружена возможная проблема с безопасностью при обработке битовой карты прав доступа к вводу/выводу (IO permission bitmap): при 4-байтовом обращении к портам проверялись биты прав доступа только для первых 3 байтов, а доступ к 4-му байту не проверялся, что теоретически допускало обращение к аппаратным регистрам, доступ к которым должен был быть запрещён.

На основе опубликованного микрокода разработан открытый CPU z386, реализованный на языке SystemVerilog и работающий с использованием FPGA. Вместо реализации каждой инструкции в форме отдельного RTL (Register-transfer level) в z386 реализованы аппаратные структуры, которыми управляет оригинальный микрокод. Производительность подготовленной реализации соответствует быстрому 386 ПК (~70MHz). Под управлением z386 удалось успешно запустить DOS 6/7, DOS/4GW, DOS/32A и игры, такие как Doom и Cannon Fodder.

Источник: opennet.ru