OS的幾種模式：實模式、保護模式、虛擬8086模式

 今天大家不由自主的聊起了ＯＳ的模式，順便筆記一下，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。只有在剛剛啓動的時候是real-mode，等到linux操作系統運行 起來以後就運行在保護模式。實模式只能訪問地址在1M以下的內存稱爲常規內存，我們把地址在1M 以上的內存稱爲擴展內存。在保護模式下，全部32條地址線有效，可尋址高達4G字節的物理地址空間; 擴充的存儲器分段管理機制和可選的存儲器分頁管理機制，不僅爲存儲器共享和保護提供了硬件支持，而且爲實現虛擬存儲器提供了硬件支持; 支持多任務，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，既能實現資源共享又能保證代碼和數據的安全和保密及任務的隔離; 支持虛擬8086方式，便於執行8086程序。

      虛擬8086模式是運行在保護模式中的實模式，爲了在32位保護模式下執行純16位程序。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內存受保護與否。可尋址空間的區別只是這一原因的果。實模式將整個物理內存看成分段的區域,程序代碼和數據位於不同 區域，系統程序和用戶程序沒有區別對待，而且每一個指針都是指向"實在"的物理地址。這樣一來，用戶程序的一個指針如果指向了系統程序區域或其他用戶程序 區域，並改變了值，那麼對於這個被修改的系統程序或用戶程序，其後果就很可能是災難性的。爲了克服這種低劣的內存管理方式，處理器廠商開發出保護模式。這 樣，物理內存地址不能直接被程序訪問，程序內部的地址（虛擬地址）要由操作系統轉化爲物理地址去訪問，程序對此一無所知。

      至此，進程（這時我們可以稱程序 爲進程了）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物理內存區域，甚至在自己的虛擬地址範圍內也不是可以任意訪問的，因爲有一些虛擬區 域已經被放進一些公共系統運行庫。這些區域也不能隨便修改，若修改就會有: SIGSEGV（linux 段錯誤）;非法內存訪問對話框（windows 對話框）。

      CPU啓動環境爲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展模式，
     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引腳爲有效進入系統管理模式，首先保存當前的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。
     擴展模式：
        　　　 IA-32e模 式: 64位操作系統運行在該模式。該模式有兩種子模式:
                                   1）兼容模式：該模式下，64位操作系統運行在32位兼容環境，能正常運行16，32位應用程序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位實模式程序（就是不能運行虛擬86模式程序了）。
                                   2）64位模式：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操作數，運行16，32位程序必須切換到兼容模式。
                 IA-32e子模式的切換完全基於代碼段寄存器。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爲應用程序，
                 通過設置32位後的CS。