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