實模式、保護模式和虛擬8086模式

   引用地址:

http://www.cnblogs.com/jnet/archive/2008/05/12/1193675.html

 

一直以來，都搞不清楚這幾個概念。在網上搜了一下，把它曬上，不會再忘記！ 有其它的內容，請看到的朋友請補充。

      從80386開始，cpu有三種工作方式：實模式，保護模式和虛擬8086模式。只有在剛剛啟動的時候是real-mode，等到linux作業系統運行
起來以後就運行在保護模式。實模式只能訪問地址在1M以下的記憶體稱為常規記憶體，我們把地址在1M
以上的記憶體稱為擴充記憶體。在保護模式下，全部32條地址線有效，可定址高達4G位元組的物理地址空間;
擴充的儲存空間分段管理機制和可選的儲存空間分頁管理機制，不僅為儲存空間共用和保護提供了硬體支援，而且為實現虛擬儲存空間提供了硬體支援;
支援多任務，能夠快速地進行任務切換和保護任務環境;
4個特權級和完善的特權檢查機制，既能實現資源共用又能保證代碼和資料的安全和保密及任務的隔離; 支援虛擬8086方式，便於執行8086程式。

      虛擬8086模式是運行在保護模式中的實模式，為了在32位保護模式下執行純16位程式。它不是一個真正的CPU模式，還屬於保護模式。

      保護模式同實模式的根本區別是進程記憶體受保護與否。可定址空間的區別只是這一原因的果。實模式將整個實體記憶體看成分段的地區,程式碼和資料位元於不同
地區，系統程式和使用者程式沒有區別對待，而且每一個指標都是指向"實在"的物理地址。這樣一來，使用者程式的一個指標如果指向了系統程式地區或其他使用者程式
地區，並改變了值，那麼對於這個被修改的系統程式或使用者程式，其後果就很可能是災難性的。為了克服這種低劣的記憶體管理方式，處理器廠商開發出保護模式。這
樣，實體記憶體地址不能直接被程式訪問，程式內部的地址（虛擬位址）要由作業系統轉化為物理地址去訪問，程式對此一無所知。

      至此，進程（這時我們可以稱程式
為進程了）有了嚴格的邊界，任何其他進程根本沒有辦法訪問不屬於自己的實體記憶體地區，甚至在自己的虛擬位址範圍內也不是可以任意訪問的，因為有一些虛擬區
域已經被放進一些公用系統運行庫。這些地區也不能隨便修改，若修改就會有: SIGSEGV（linux
段錯誤）;非法記憶體訪問對話方塊（windows 對話方塊）。

      CPU啟動環境為16位實模式，之後可以切換到保護模式。但從保護模式無法切換回實模式

     
     事實上，現在的64位奔騰4處理器，擁有三種基本模式和一種擴充模式，
     基本模式：
                 保護模式：純32位保護執行環境。
                 實模式：純16位無保護執行環境。
                 系統管理模式：當SMI引腳為有效進入系統管理模式，首先儲存當前的CPU上下文。它有獨立的地址空間，用來執行電源管理或系統安全方面的指令。

     擴充模式：
                 IA-32e模
式: 64位作業系統運行在該模式。該模式有兩種子模式:

                                   1）相容模式：該模式下，64位作業系統運行在32位相容環境，能正常運行16，32位應用程式就像基本的保護模式一樣，
                                                        訪問32位地址空間，但不能
運行純16位實模式程式（就是不能運行虛擬86模式程式了）。

                                   2）64位元模式：在該模式下，處理器完全執行64位指令，使用64位地址空間和64運算元，運行16，32位程式必須切換到相容模式。
                 IA-32e子模式的切換完全基於程式碼片段寄存器。這樣一來，運行在IA-32e模式中（64位）的OS完全可以無縫的運行所有16，32，64為應用程式，
                 通過設定32位後的CS。