地址回绕及A20地址线

早期的8086只有20根地址线，只能访问1M的地址空间。CPU寻址则按段+偏移的方式进行。16位段+16位偏移的可能的范围是 0~0x10FFEF（即0xFFFF0+0xFFFF），即1M+65520字节的范围。由于只有20根地址线，所以在对1M~1M+65520范围进行访问时，会发生“地址回绕”的现象，就是说实际会访问到0~65520的地方。据说某个著名的/臭名昭著的软件利用了这个特点。在80286，386等 CPU上，它会失败，因为这些CPU有多于20根的地址线，并不产生“地址回绕”现象。为了保持完全的兼容性，IBM决定在PC AT系统上加个逻辑，来模仿以上的回绕特征。他们的方法就是把A20和键盘控制器的一个输出进行AND，这样来控制A20的打开和关闭。一开始时A20是被屏蔽的（总为0），直到系统软件去打开它。

A20地址线       1981年8月，IBM公司最初推出的个人计算机IBM PC使用的CPU是Intel 8088。在该微机中地址线只有20根(A0 – A19)。在当时内存RAM只有几百KB或不到1MB时，20根地址线已足够用来寻址这些内存。其所能寻址的最高地址是0xffff:0xffff，也即 0x10ffef。对于超出0x100000(1MB)的寻址地址将默认地环绕到0x0ffef。当IBM公司于1985年引入AT机时，使用的是 Intel 80286 CPU，具有24根地址线，最高可寻址16MB，并且有一个与8088完全兼容的实模式运行方式。然而，在寻址值超过1MB时它却不能象8088那样实现地址寻址的环绕。但是当时已经有一些程序是利用这种地址环绕机制进行工作的。为了实现完全的兼容性，IBM公司发明了使用一个开关来开启或禁止 0x100000地址比特位。由于在当时的8042键盘控制器上恰好有空闲的端口引脚（输出端口P2，引脚P21），于是便使用了该引脚来作为与门控制这个地址比特位。该信号即被称为A20。如果它为零，则比特20及以上地址都被清除 。从而实现了兼容性。        由于在机器启动时，默认条件下，A20地址线是禁止的，所以操作系统必须使用适当的方法来开启它。但是由于各种兼容机所使用的芯片集不同，要做到这一点却是非常的麻烦。因此通常要在几种控制方法中选择。


        对A20信号线进行控制的常用方法是通过设置键盘控制器的端口值。 有些操作系统将A20的开启和禁止作 为实模式与保护运行模式之间进行转换的标准过程中的一部分。       由于键盘的控制器速度很慢，因此就不能使用键盘控制器对A20线来进行操作。为此引进了一个A20快速门选项(Fast Gate A20)，它使用I/O端口0x92来处理A20信号线，避免了使用慢速的键盘控制器操作方式。对于不含键盘控制器的系统就只能使用0x92端口来控制，但是该端口也有可能被其它兼容微机上的设备（如显示芯片）所使用，从而造成系统错误的操作。         还有一种方式是通过读0xee端口来开启A20信号线，写该端口则会禁止A20信号线。