x86的内存寻址方式

一、实模式寻址

在16位的8086时代，CPU为了能寻址超过16位地址能表示的最大空间（因为 8086 的地址线 20 位而数据线 16 位），引入了段寄存器。通过将内存空间划分为若干个段（段寄存器像 ds、cs、ss 这些寄存器用于存放段基址），然后采用段基地址+段内偏移的方式访问内存，这样能访问1MB的内存空间了。

使用这样的寻址方式的好处是所见即所得，程序员指定的地址就是物理地址，物理地址对程序员是可见的。但是，由此也带来两个问题：

1. 无法支持多任务
2. 程序的安全性无法得到保证(用户程序可以改写系统空间或者其他用户的程序内容)。

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：物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，从而保护进程地址空间，程序对此一无所知。

二、保护模式寻址

从IA-32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，等操作系统运行起来以后就运行在保护模式。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。在保护模式下，CPU 有更强的寻址能力。

两者的区别主要体现在段寄存器如CS,DS,ES,SS的解释方式不同——实模式解释为段寄存器，保护模式解释为段选择子。

在实模式（也就是16位模式）情况下，一个地址由段和偏移两部分组成，计算公式为：Segment << 4 + Offset（所以实模式下只能访问1M的内存空间）。CS (代码段寄存器) 和 DS (数据段寄存器) 主要用于存储代码段和数据段的起始地址。

在保护模式下寻址方式还是段基址+偏移地址。但是此时寄存器不再直接存储段的基地址，而是存储段描述符表中的索引即段选择子，如下：

|-----------------------------------|-----|--------|
|              索引号