实模式与保护模式的寻址方式

一、实模式寻址

• CPU 在实模式下，地址总线只有 20 位，寻址空间为 1 M。

• 20 位的目标物理地址取决于两个条件，一是 16 位的段基址，二是 16 位的偏移地址。

• 20 位目标物理地址 = ( 16 位段基址 << 4 ) + 16 位偏移地址

• 段基址由 16 位段寄存器给出，偏移地址由机器指令操作数给出。

二、保护模式寻址

• CPU 在保护模式下，地址总线有 32 位，寻址空间为 4 G。

• 32 位的目标物理地址取决于两个条件，一是 16 位的段选择子 $S$，二是 32 位的偏移地址 $O$。

• 16 位的段选择子由 16 位段寄存器给出，偏移地址由机器指令操作数给出。

• 16 位段寄存器的高 13 位（第 3~15 位共 13 位）作为全局描述符表中对应段描述符的索引，找到段描述符后，取出其中的 32 位段基址 $B$，20 位段界限 $L$ 和 1 位粒度标志 $G$，设段最大长度为 $X$，若 $G$ 为 1，则 $X=L$，若 $G$ 为 0，则 $X=L\times G$。通过特权级检查后，则取出偏移地址 O，若 $O>X$，则触发异常，若 $O<=X$，则允许访问。

三、参考资料

《深入分析 Linux 内核源代码》 陈莉君 编著
《计算机组成与系统结构（第 2 版）》袁春风 主编