OSと命令セットはどこで帳尻が合うのか

ふと、「ARM版のOSをx86のPCにインストールしたらどうなるんだろう？」などの疑問が浮かび調べてみました。

UEFI、ブートローダー、OSともに実行の仕方は通常のプログラムと同様「CPUに命令を渡す」だけで行われるのですが、プログラムが書き込まれている場所が異なります。
UEFIはマザーボードのROMに書き込まれていますが、ブートローダーやOSはストレージに書き込まれています。
なお、UEFIの仕様はかなりはっきりと定まっていて、公開されています。¹私はちゃんと読めていませんが…。

この前提で、CPUの命令セットについて考えると以下のようになります。

• CPUが対応する命令セットはあらかじめ決まっている。
• 起動直後最初に読み出されるプログラムである²UEFIは、CPUの対応する命令セットの範疇で命令を発行してブートローダーに制御を渡す。(PC出荷時に設計されている)
• ブートローダーはCPUの命令セットに合うようにビルドしてインストールされている。※CPUの命令セットの範疇であるかのチェックは実行時には行われない。もし範囲外だった場合例外が発行され、起動が止まる。)
• ブートローダーはOSカーネルに制御を渡す。OSカーネルはCPUの命令セットに合うようにビルドしてインストールされている。
• なお、ブートローダーもOSカーネルも、拡張命令セットを変に使わないようにビルドされている。

以上です。

1. UEFI Specifications ↩

2. 厳密にはそうとも限らないらしい。 ↩