不积小流，无以成江海。
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分类： linux
2022-03-12 16:30:36
实模式和保护模式都是cpu的工作模式，而cpu的工作模式是指cpu的寻址方式、寄存器大小等用来反应cpu在该环境下如何工作的概念。
1.实模式工作原理
实模式出现于早期8088cpu时期。当时由于cpu的性能有限，一共只有20位地址线（所以地址空间只有1mb），以及8个16位的通用寄存器，以及4个16位的段寄存器。所以为了能够通过这些16位的寄存器去构成20位的主存地址，必须采取一种特殊的方式。当某个指令想要访问某个内存地址时，它通常需要用下面的这种格式来表示：
(段基址：段偏移量)
其中第一个字段是段基址，它的值是由段寄存器提供的(一般来说，段寄存器有6种，分别为cs，ds，ss，es，fs，gs，这几种段寄存器都有自己的特殊意义，这里不做介绍)。
第二字段是段内偏移量，代表你要访问的这个内存地址距离这个段基址的偏移。它的值就是由通用寄存器来提供的，所以也是16位。那么两个16位的值如何组合成一个20位的地址呢？cpu采用的方式是把段寄存器所提供的段基址先向左移4位。这样就变成了一个20位的值，然后再与段偏移量相加。
即：
物理地址 = 段基址<<4 段内偏移
所以假设段寄存器中的值是0xff00，段偏移量为0x0110。则这个地址对应的真实物理地址是 0xff00<<4 0x0110 = 0xff110。
由上面的介绍可见，实模式的"实"更多地体现在其地址是真实的物理地址。
2.保护模式工作原理
随着cpu的发展，cpu的地址线的个数也从原来的20根变为现在的32根，所以可以访问的内存空间也从1mb变为现在4gb，寄存器的位数也变为32位。所以实模式下的内存地址计算方式就已经不再适合了。所以就引入了现在的保护模式，实现更大空间的，更灵活也更安全的内存访问。
在保护模式下，cpu的32条地址线全部有效，可寻址高达4g字节的物理地址空间; 但是我们的内存寻址方式还是得兼容老办法(这也是没办法的，有时候是为了方便，有时候是一种无奈)，即(段基址：段偏移量)的表示方式。当然此时cpu中的通用寄存器都要换成32位寄存器(除了段寄存器，原因后面再说)来保证寄存器能访问所有的4gb空间。