CPU执行模式与寻址

主要要区分Real Mode和Protected Mode

Real Mode

是一种16位模式（指令的操作数长度为16bit），在80386之前，8086和80286都是采用16位模式。因此出于兼容考虑，所有x86CPU都是以Real Mode开始执行

拥有6个16位的段寄存器CS, DS, ES, FS, GS, SS，内存访问使用 段:偏移 模式

PhysicalAddress = Segment * 16 + Offset

因此，最多能访问20位地址空间

但是在看资料的时候，说仍然能使用32位寻址模式，不是很清楚，应该是指80386及之后的x86架构的CPU在运行于Real Mode的时候能使用32位寻址模式，也能使用如eax之类的32位寄存器

http://wiki.osdev.org/Real_Mode

Protected Mode

目前的操作系统都运行于此模式。

所以为什么叫Protected Mode，它究竟保护了谁？

个人认为是给操作系统提供了更好的保护

相对Real Mode，Protected Mode增加了一下高级功能：

• Ring0~Ring3特权级，不同权限能执行不同的指令子集

• 虚地址和分页机制

这些都是现代操作系统必须的功能

简要介绍

Virtual 8086 Mode（V86）

在Protected Mode模式下，模拟16位的Real Mode

http://wiki.osdev.org/Virtual_8086_Mode

几个地址概念

可能会碰到几个概念（在Protected Mode下）：

• 虚拟地址（Virtual Address)

应用程序使用的到地址

• 线性地址（Liner Address）

这个容易困惑

以下有待进一步考证：

CPU在寻址的时候，会进行段运算即Segement * 16 + offset，不过在Protected Mode下，段寄存器指向的是GDT/LDT中的一个entry。

• 物理地址（Physical Address）

如果没使用分页机制，那么物理地址==线性地址

如果使用了分析机制，那么物理地址是线性地址通过也表计算而来。

总结，地址转换为：Virtual->Liner->Physical。

值得一提的是，在Flat Memory Mode中，Virtual Address == Liner Address。而像Linux之类的常见操作系统会使用Flat Mode，所以我们在有些资料中只会看见Virtual Address 和 Physical Address的比较（一般出现在页表介绍部分）

附图一张：

liner_address.png

一个较为详细的介绍：http://duartes.org/gustavo/blog/post/memory-translation-and-segmentation/

Flat Mode：https://www.wikiwand.com/en/Flat_memory_model

一个简单的地址区别：http://www.on-time.com/rtos-32-docs/rttarget-32/programming-manual/x86-cpu/protected-mode/virtual-linear-and-physical-addresses.htm