Первые компьютеры IBM PC имели
Первые компьютеры IBM PC имели 16-разрядную шину данных, что соответствовало пространству адресов 64 Кбайт. У IBM PC/XT, собранного на базе процессора Intel 8086, адресная шина увеличилась на 4 разряда и появилась возможность работы с пространством адресов размером в 1 Мбайт. Однако основные регистры процессора остались 16-разрядными, поэтому 20-разрядные адреса в них просто не помещались. Для работы с пространством адресов в 1 Мбайт потребовалось создание специального механизма.
Разработчики выбрали не самое лучшее из возможных решений, ограничив предельный размер пространства адресов значением 1 Мбайт. Возможно, им казалось, что такой объем памяти удовлетворит нужды пользователей на многие годы. Так или иначе, но заведомо ограниченное решение стало стандартом и используется во всех без исключения компьютерах семейства IBM PC.
Режимы работы микропроцессора. Компьютеры IBM .PC/AT, собранные на базе процессора Intel 80286, уже обеспечивали доступ к пространству адресов размером в 16 Мбайт. Однако для реального использования такого пространства требовалось новое программное обеспечение. К этому времени было создано много системных и прикладных программ, ориентированных на возможности процессора Intel 8086, и изменять способ работы с адресами было слишком поздно. Разработчики пошли по другому пути. Начиная с модели 80286, все микропроцессоры Intel поддерживают два режима работы. Один из них называется реальным режимом (real-address mode), а другой защищенным режимом (protected-address mode).
Реальным режим назван потому, что используются физические адреса оперативной памяти и внешних устройств, значения которых не превышают 1 Мбайт. При включении ПК любой современный микропроцессор переключается в реальный режим. В нем он работает в точности как Intel 8086, только значительно быстрее.
Работа с дополнительным пространством адресов возможна только в защищенном режиме. При этом микропроцессор контролирует допустимость значений адресов, откуда и произошло название режима. Для распределения и контроля расширенного пространства адресов в состав микропроцессоров включены специальные регистры и команды для их обслуживания. Те и другие доступны только при работе микропроцессора в защищенном режиме.
У микропроцессора Intel 386 шины адреса и данных стали 32-разрядными, а размер пространства адресов увеличился до 4 Гбайт. Кроме того, был введен
еще один виртуальный режим (virtual-address mode), иногда его обозначают V86. Он позволяет при работе в защищенном режиме эмулировать процессор 8086. Отличие от реального режима в том, что адреса не являются физическими (реальными), а отображаются на конкретную часть 32-разрядного пространства. Это позволяет современным операционным системам "параллельно" выполнять несколько задач, рассчитанных на работу в реальном режиме, загружая их в свободные адреса ОЗУ.
Таким образом, работа любого современного IBM PC начинается в реальном режиме, затем его можно перевести в защищенный режим, а из последнего — в виртуальный. Изменение текущих режимов работы микропроцессора обычно выполняет операционная система. Прикладные задачи могут это делать только при работе в монопольном режиме, на практике такие случаи встречаются редко.
