实模式、保护模式和虚拟8086模式

实模式、保护模式和虚拟8086模式

一直以来，都搞不清楚这几个概念。在网上搜了一下，把它晒上，不会再忘记！有其它的内容，请看到的朋友请补充。

实模式与保护模式

1. 实模式，又叫实地址模式，CPU完全按照8086的实际寻址方法访问从00000h--FFFFFh （1MB大小）的地址范围的内存，在这种模式下，CPU只能做单任务运行；寻址公式为：物理地址=左移4位的段地址+偏移地址，即：物理地址是由16位的段地址和16位的段内偏移地址组成的。

2.保护模式，又叫内存保护模式，寻址采用32位段和偏移量，最大寻址空间4GB，在这种模式下，系统运行于多任务，设计这种模式的原因和好处是：保护模式增加了寻址空间，增加了对多任务的支持，增加了段页式寻址机制的内存管理（分段机制使得段具有访问权限和特权级，各应用程序和操作系统的代码和核心是被保护的，这也是多任务支持的实现关键和保护这个名字的由来）。寻址过程为：物理地址=由段地址查询全局描述符表中给出的段基址+偏移地址，即：物理地址由影像寄存器中的基址加上16位或者32位的偏移组成。

1:实模式

是CPU启动的时候的模式

这时候就相当于一个速度超快的8086

不能使用多线程

不能实现权限分级

还不能访问20位以上地址线,也就是说只能访问1M内存(!!!)

2:保护模式

操作系统接管CPU后.

会使CPU进入保护模式.

这时候可以发挥80x86的所有威力..

包括权限分级.内存分页.等等等等各种功能

从80386开始，cpu有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是real-mode，等到linux操作系统运行起来以后

就运行在保护模式。实模式只能访问地址在1M以下的内存称为常规内存，我们把地址在1M 以上的内存称为扩展内存。在保护模式下，全部32条地址线有效，可寻址高达4G字节的物理地址空间; 扩充的存储器分段管理机制和可选的存

储器分页管理机制，不仅为存储器共享和保护提供了硬件支持，而且为实现虚拟存储器提供了硬件支持; 支持多任务，能够快速地进行任务切换和保护任务环境; 4个特权级和完善的特权检查机制，既能实现资源共享又能保证代码和数据的安全和保密及任务的隔离; 支持虚拟8086方式，便于执行8086程序。

虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。

保护模式同实模式的根本区别是进程内存受保护与否。可寻址空间的区别只是这一原因的果。实模式将整个物理内存看成分段的区域,程序代码和数据位于不同区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向"实在"的物理地址。这样一来，用户程序的一个指针如果指向了系统程序区域或其他用户程序区域，并改变了值，那么对于这个被修改的系统程序或用户程序，其后果就很可能是灾难性的。为了克服这种低劣的内存管理方式，处理器厂商开发出保护模式。这样，物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。

至此，进程（这时我们可以称程序为进程了）有了严格的边界，任何其他进程根本没有办法访问不属于自己的物理内存区域，甚至在自己的虚拟地址范围内也不是可以任意访问的，因为有一些虚拟区域已经被放进一些公共系统运行库。这些区域也不能随便修改，若修改就会有: SIGSEGV（linux 段错误）;非法内存访问对话框（windows 对话框）。

CPU启动环境为16位实模式，之后可以切换到保护模式。但从保护模式无法切换回实模式

事实上，现在的64位奔腾4处理器，拥有三种基本模式和一种扩展模式。b). 基本模式：

保护模式：纯32位保护执行环境。

实模式：纯16位无保护执行环境。

系统管理模式：当SMI引脚为有效进入系统管理模式，首先保存当前的CPU上下文。它有独立的地址空间，用来执行电源管理或系统安全方面的指令。

b). 扩展模式：

IA-32e模式: 64位操作系统运行在该模式。该模式有两种子模式: 1）兼容模式：该模式下，64位操作系统运行在32位兼容环境，能正常运行16，32位应用程序就像基本的保护模式一样，访问32位地址空间，但不能运行纯16位实模式程序（就是不能运行虚拟86模式程序了）。

2）64位模式：在该模式下，处理器完全执行64位指令，使用64位地址空间和64操作数，运行16，32位程序必须切换到兼容模式。

IA-32e子模式的切换完全基于代码段寄存器。这样一来，运行在IA-32e 模式中（64位）的OS完全可以无缝的运行所有16，32，64为应用程序，通过设置32位后的CS。