J'ai suivi un cours de conception de base de l'ISA, principalement dans l'étude et la conception d'un processeur RISC modélisé sur les concepts de MIPS. Voici ce dont je me souviens

À ma compréhension, les blocs de base d'un processeur tels que les registres, les ALU, les multiplexeurs et les modules de mémoire nécessitent certains signaux pour fonctionner. Vous appelleriez ces signaux vos signaux "d'assertion", car ce sont les signaux nécessaires pour faire fonctionner ces blocs. Les CPU sont essentiellement un enchevêtrement d'ALU, de modules de mémoire, de registres et d'autres matériels. Ce qui signifie que chaque CPU doit émettre une certaine séquence de signaux de contrôle pour effectuer son travail (je veux dire des instructions de base telles que ANDI, ORI, JMP, BNE, BEQ, etc.). J'ai eu des sentiments mitigés à ce sujet lorsque j'ai dû émettre les signaux moi-même (littéralement en passant par toutes les instructions MIPS) lors des tests et du débogage d'un jeu d'instructions, car le programme n'avait rien appris sur les unités de contrôle à ce moment-là.

D'autre part, le langage d'assemblage se résume à des opcodes et à leurs opérandes dans le mot d'instruction (essentiellement la largeur de votre bus de données). En termes de MIPS, les 6 premiers bits de votre mot d'instruction constituent votre opcode. Simplement par inspection mathématique seule, vous ne pouvez pas "activer" votre ALU, registre, mémoire, multiplexeurs.. essentiellement le reste de votre matériel avec seulement 6 bits.

À moins que vous n'ayez... UN DÉCODEUR D'INSTRUCTIONS. Le décodeur d'instructions prend essentiellement votre opcode et génère TOUS vos signaux "d'assertion" nécessaires pour faire fonctionner votre matériel. Cependant, les décodeurs d'instructions diffèrent dans leur implémentation entre les architectures et, dans certains cas, sont programmables. Le microcode affecte la section programmable du décodeur d'instructions.

J'en suis venu à croire que le micrologiciel est un terme général pour toute information intégrée dans le matériel. Dans certains cas, il ferait également référence au microcode car sa séquence de bits peut être encodée et stockée dans des matériels tels que des EEPROM et des mémoires flash. La plupart du temps cependant, il s'agit de code compilé, d'asm, voire de séquences de bits VHDL/Verilog utilisées dans les FPGA. Le microcode me semble être une sémantique utilisée pour spécifier les "signaux d'assertion" dans le processeur de choix.

Bien que certaines entreprises comme IBM considèrent le microcode comme synonyme de firmware, je pense que le microcode et le firmware sont deux concepts orthogonaux de nos jours.

Les CPU, ou autres unités de traitement numérique, sont généralement programmés à travers des instructions machine. Ces instructions, prises dans leur ensemble, constituent le jeu d'instructions pour ce processeur.

Initialement, le jeu d'instructions était implémenté directement via des connexions matérielles. Mais cela a engendré de plus en plus de difficultés à mesure que le jeu d'instructions devenait de plus en plus sophistiqué.

Il y a un célèbre aphorisme de David Wheeler : "Tous les problèmes en informatique peuvent être résolus par un autre niveau d'indirection" ref. Je pense que cela peut également s'appliquer à la motivation du microcode.

Avec l'introduction du microcode, les instructions visibles par le programmeur ne sont pas implémentées directement au niveau matériel, mais indirectement via des micro-programmes, qui sont implémentés dans le microcode invisible pour le programmeur. Et le microcode est implémenté au niveau matériel pour accomplir certaines actions fondamentales.

Avec une couche supplémentaire de microcode, la conception/déboguage des circuits matériels peut être simplifiée. Et des instructions beaucoup plus sophistiquées peuvent être réalisées avec beaucoup moins d'efforts.

À propos, je pense que le microcode est un peu similaire au jeu d'instructions RISC en ce sens qu'ils simplifient tous deux la conception matérielle.

En ce qui concerne le firmware, je pense qu'il existe principalement du firmware de démarrage et du firmware d'exécution.

Pour le firmware de démarrage, comme le firmware UEFI sur la plateforme Intel par exemple. Il est principalement écrit en langage d'assemblage/C, ce qui est plus élevé que le microcode. Il se charge d'initialiser des éléments de plus haut niveau pour la plateforme, comme configurer chaque composant matériel sur la plateforme vers un état utilisable. Ensuite booter le système d'exploitation. Et puis quitter la scène.

Pour le firmware d'exécution, je pense que de nombreux RTOS sur les plates-formes embarquées en sont des exemples. Ils fonctionnent en continu pendant que le système est en cours d'exécution. Ils s'occupent de toute la plateforme pendant l'exécution. Leur complexité et leur conception peuvent varier.

De point de vue d'Intel, le CPU est le chipset (PCH), ce que nous appelons CPU est en réalité un "Bigcore" : juste un dispositif plug-in, ucode est pour lui et est chargé via CRBUS.

Maintenant, le firmware est simplement ce qu'il est : un système d'exploitation de type linux, Minix, qui possède des pilotes pour le framework VISA (analyseur de signaux avec horloges picosecondes), et tous les dispositifs USB/SATA/PCIE/crypto/Bigcore/etc connectés utilisant l'IOSF (Intel On-chip System Fabric). Minix fonctionne sur son propre CPU dans le chipset et contrôle le Bigcore et autres choses. Voir https://kakaroto.ca/2020/08/exploiting-intels-management-engine-part-3-usb-hijacking-intel-sa-00086/

Voir également ceci pour ce qu'il y a à l'intérieur de l'ucode (désassembleur après que l'ucode décrypté soit divulgué via CRBUS, pourtant personne n'a encore piraté le chiffrement RSA moderne, mais les deux précédents ont déjà été piratés CRBUS l'a déjà décrypté) : https://github.com/chip-red-pill/uCodeDisasm

Et voir ceci pour voir ce qu'il y a à l'intérieur du firmware, qui est en réalité beaucoup de dossiers! https://camo.githubusercontent.com/f8ffd2944bf3393b5957d02e4fa9a1558b4995c2cc3ae8aea0b782eb7332bac0/68747470733a2f2f692e696d6775722e636f6d2f444a4a505750582e706e67

Le microcode est un micrologiciel intégré au niveau sub-asm, au firmware intégré au CPU.