Intel zufolge starten Intel-64-Designs nach einem Reset im selben Zustand wie der ursprüngliche Intel 8086. Auch AMD-Prozessoren treten laut einer von XDA Developers zitierten AMD-Dokumentation zunächst im Real Mode ein. Das bedeutet keine vollständige 8086-Emulation: Der Prozessor beginnt in einem über Jahrzehnte erhaltenen Kompatibilitätszustand, aus dem die Firmware weiterbootet. Intel beschreibt diesen Reset-Zustand in seiner Darstellung von X86S.
Was beim Start im Real Mode passiert
Im üblichen Real-Mode-Modell berechnet die CPU eine Adresse aus einem Segmentwert und einem Offset: Segment × 16 + Offset. Mit den herkömmlichen 16-Bit-Werten ergibt das einen 20-Bit-Adressraum von nominal 1 MiB. Dieser Rechenweg beschreibt das klassische Adressierungsmodell, nicht jede Besonderheit eines modernen Prozessorstarts.
Für moderne Intel- und AMD-x86-Systeme nennt XDA-Autor Adam Conway die Reset-Abrufadresse FFFFFFF0h – 16 Byte unterhalb von 4 GiB. Dabei gilt ein spezieller verborgener Basiswert für das Codesegment. Der Reset-Zustand greift also nicht einfach auf das klassische 1-MiB-Modell zurück. XDA Developers beschreibt die Adresse und den Startpfad.
UEFI ändert den Firmware- und Bootpfad, aber nicht den dokumentierten Reset-Zustand der CPU. Die Firmware führt den Bootstrap-Prozessor zügig weiter; auf einem UEFI-System muss der Betriebssystem-Bootloader deshalb nicht selbst im Real Mode laufen. Intel erläutert den Reset-Zustand, und XDA beschreibt die Rolle des UEFI-Starts im Ablauf.
Warum Real Mode keine vollständige 8086-Emulation ist
Segmentregister bestehen nicht nur aus den sichtbaren Selektoren. Die CPU hält dazu verborgene Werte für Basis, Limit und Attribute. Wie das OS/2 Museum erklärt, können diese gespeicherten Segmentinformationen auch beim Wechsel zwischen Betriebsmodi wichtig bleiben. Real Mode ist daher eine nützliche Kurzbeschreibung des Startzustands, aber keine vollständige Beschreibung aller internen Zustände eines modernen x86-Prozessors. OS/2 Museum erklärt die verborgenen Segmentattribute.
Das wird beim Wechsel zurück in den Real Mode praktisch relevant: Ein Moduswechsel oder ein ferner Sprung setzt nicht automatisch sämtliche gespeicherten Segmentattribute zurück. In einer konkreten QEMU-Diskussion über ein kleines Betriebssystem empfahl der OSDev-Teilnehmer nullplan, noch im Protected Mode passende 16-Bit-Code- und Datendeskriptoren zu laden. Die Antwort auf OSDev.org beschreibt diesen konkreten Fall.
Warum zusätzliche CPU-Kerne noch mit 16-Bit-Code starten
Beim traditionellen Start eines weiteren Prozessorkerns sendet das System zunächst INIT und danach SIPI. Der SIPI-Vektor verweist auf Startcode unterhalb von 1 MiB; der zusätzliche Kern beginnt dort im Real Mode. Intel führt diesen Ablauf als Mechanismus an, den eine reine 64-Bit-Architektur ersetzen müsste. Intels X86S-Darstellung beschreibt den Ersatzbedarf; XDA erläutert den INIT/SIPI-Pfad.
Die von Adam Conway bei XDA berichteten Tests zeigen unterschiedliche Beispiele dieses Erbes. In einem QEMU/OVMF-Test zählte er auf dem gewöhnlichen Firmwarepfad 18 verschiedene Adressen mit Real-Mode-Instruktionen, bevor der Wechsel in den Protected Mode erfolgte. In einem separaten QEMU-Test mit Linux 6.18 zählte er 67 16-Bit-Instruktionen im Startcode für den zweiten Kern. Das sind Ergebnisse aus zwei verschiedenen Tests, keine allgemeingültigen Zählwerte. Für Windows 11 build 10.0.28000.3086 identifizierte Conway außerdem die Start-Stubs HalpRMStub, HalpPMStub und HalpLMStub.
Was Intel mit X86S ändern wollte
Intel schlug X86S als vereinfachte, auf 64-Bit-Modi beschränkte x86-Architektur vor. Der Prozessor sollte direkt im 64-Bit-Paged Mode starten; auch der traditionelle SIPI-basierte Start weiterer Kerne hätte einen neuen 64-Bit-Mechanismus benötigt. Der Ansatz sollte mehrere Übergangsschritte über Trampolincode überflüssig machen. Intel beschreibt den Vorschlag und die nötigen Ersatzmechanismen.
| Startarchitektur | Reset-Modus | Start weiterer Kerne | Technische Folge |
| Dokumentierter x86-Start | Zustand wie beim Intel 8086; Firmware wechselt in weitere Modi | Traditionell INIT und SIPI mit Startcode im Real Mode | Firmware und Betriebssysteme benötigen Übergangscode für den geerbten Startpfad |
| Intel X86S, vorgeschlagen | Direkter Start im 64-Bit-Paged Mode | Neuer 64-Bit-Mechanismus als Ersatz für SIPI | Mehrere Übergangsschritte sollten entfallen; die Startmechanismen hätten ersetzt werden müssen |
Intel nannte sein langjähriges Bekenntnis zur Softwarekompatibilität und Rückmeldungen aus dem Ökosystem. Ältere 64-Bit-Betriebssysteme sollten nach dem Vorschlag über Virtualisierung unterstützt werden können. Intel erklärte, X86S nicht weiterzuverfolgen.
