实模式，保护模式，虚拟8086模式

从80386开始，CPU有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是实模式，等到Linux操作系统运行起来以后就运行在保护模式。实模式只能访问地址在1M以下的内存称为常规内存，我们把地址在1M以上的内存称为扩展内存。在保护模式下，全部32条地址线有效，可寻址高达4G字节的物理地址空间；扩充的存储器分段管理机制和可选的存储器分页管理机制，不仅为存储器共享和保护提供了硬件支持，而且为实现虚拟存储器提供了硬件支持；支持多任务，能够快速的进行任务切换和保护任务环境；4个特权级和完善的特权检查机制，既能实现资源共享又能保证代码和数据的安全和保密及任务的隔离；支持虚拟8086方式，便于执行8086程序。

虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。

保护模式同实模式的根本区别是进程内存受保护与否。可寻址空间的区别只是这一原因的结果。实模式将整个物理内存看成分段的区域，程序代码和数据位于不同的区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向“实在”的物理地址。这样一来，用户程序的一个指针如果指向了系统程序区域或其他用户程序区域，并改变了值，那么对于这个被修改的系统程序或用户程序，其后果就很可能是灾难性的。为了克服这种低劣的内存管理方式，处理器厂商开发出保护模式。这样，物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。

至此，进程（这时我们可以称程序为进程了）有了严格的边界，任何其他进程根本没有办法访问不属于自己的物理内存区域，甚至在自己的虚拟地址范围内也不是可以任意访问的，因为有一些虚拟区域已经被放进一些公共系统运行库。这些区域也不能随便修改，若修改就会有：SIGSEGV（Linux段错误）；非法内存访问对话框（Windows对话框）。

CPU启动环境为16位实模式，之后可以切换到保护模式。但从保护模式无法切换回实模式。

事实上，现在的64位奔腾4处理器，拥有三种基本模式和一种扩展模式，

基本模式：

        保护模式：纯32位保护执行环境

          实模式：纯16位无保护执行环境

     系统管理模式：当SMI引脚为有效进入系统管理模式，首先保存当前的CPU上下文。它有独立的地址空间，用来执行电源管理或系统安全方面的指令。

        扩展模式：IA-32e模式：64位操作系统运行在该模式。该模式有两种子模式：1）兼容模式：该模式下，64位操作系统运行在32位兼容环境，能正常运行16,32位应用程序就像基本的保护模式一样，访问32位地址空间，但不能运行纯16位实模式程序（就是不能运行虚拟86模式程序了）。2）64位模式：在该模式下，处理器完全执行64位指令，使用64位地址空间和64操作数，运行16,32位程序必须切换到兼容模式。

IA-32e子模式的切换完全基于代码段寄存器。这样一来，运行在IA-32e模式中（64位）的OS完全可以无缝的运行所有16,32,64位应用程序，通过设置32位后的CS。