保护模式是什么

保护模式 (Protected Mode,或有时简写为 pmode) 是一种 80286 系列和之后的 x86 相容 CPU 操作模式 。保护模式有一些新的特性,设计用来增强 多任务 和系统稳定度,像是内存保护,分页 系统 , 以及硬件支援的 虚拟内存 。大部分的现今 x86 操作系统 都在保护模式下运行,包含 Linux、FreeBSD、以及 微软 Windows 2.0 和之后版本 。
另外一种 286 和其之后 CPU 的操作模式是 真实模式,一种向前相容且关闭这些特色的模式 。设计用来让新的芯片可以执行旧的软件 。依照设计的规格 , 所有的 x86 CPU 都是在真实模式下开机,来确保传统操作系统的向前相容性 。在任何保护模式的特色可用前,他们必须要由某些程式手动地切换到保护模式 。在现今的电脑,这种切换通常是由 操作系统 在开机时候必须完成的第一件工作的一个 。它也可能当 CPU 在保护模式下运行时,使用 虚拟86模式 来执行设计给真实模式的程式码 。
尽管用软件的方式也有某些可能在真实模式的系统下使用多工,但保护模式下内存保护的特色,可以避免有问题的程式破坏其他工作或是 操作系统 核心所拥有的内存 。保护模式也有中断正在执行程式的硬件支援,可以把 execution content 交给其他工作,得以实现 先占式多工 。
大部分可以使用保护模式的 CPU 也拥有 32 位元暂存器 的特色 (例如 80386 系列和其后任何的芯片) , 导入了融合保护模式而成为 32 位元处理的概念 。80286 芯片虽有支援保护模式,但是仍然只有 16 位元暂存器 。Windows 2.0 和之后版本中的保护模式增强称为 386 增强模式,是因为他们除了保护模式外 , 还需要 32 位元的暂存器,并且无法在 286 上面执行 (即使 286 支援保护模式) 。
【保护模式是什么】即使在 32 位元芯片上已经打开了保护模式,但是 1 MB 以上的内存并无法存取,是由于一种仿照 IBM XT 系统设计特性的 memory wrap-around(内存连续) 的因素 。这种限制可以由打开 A20 line 来回避 。
在保护模式下,前面 32 个中断都是保留给 CPU 例外处理用 。举个例子,中断 0D (十进制 13) 是 一般保护模式错误 而 中断 00 是 除以零 。

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