在微處理器的歷史上，第一款微處理器芯片4004是由Intel推出的，那是一個4位的微處理器。在4004之后，intel推出了一款8位處理器8080，它有1個主累加器（寄存器A）和6個次累加器（寄存器B,C,D,E,H和L）,幾個次累加器可以配對（如組成BC, DE或HL）用來訪問16位的內(nèi)存地址，也就是說8080可訪問到64K內(nèi)的地址空間。另外，那時還沒有段的概念，訪問內(nèi)存都要通過絕對地址，因此程序中的地址必須進行硬編碼（給出具體地址），而且也難以重定位，這就不難理解為什么當時的軟件大都是些可控性弱,結(jié)構(gòu)簡陋，數(shù)據(jù)處理量小的工控程序了。
幾年后，intel開發(fā)出了16位的處理器8086，這個處理器標志著Intel X86王朝的開始，這也是內(nèi)存尋址的第一次飛躍。之所以說這是一次飛躍，是因為8086處理器引入了一個重要概念—段
8086處理器的尋址目標是1M大的內(nèi)存空間，于是它的地址總線擴展到了20位。但是，一個問題擺在了Intel設(shè)計人員面前，雖然地址總線寬度是20位的，但是CPU中“算術(shù)邏輯運算單元（ALU）”的寬度，即數(shù)據(jù)總線卻只有16位，也就是可直接加以運算的指針長度是16位的。如何填補這個空隙呢？可能的解決方案有多種，例如，可以像一些8位CPU中那樣，增設(shè)一些20位的指令專用于地址運算和操作，但是那樣又會造成CPU內(nèi)存結(jié)構(gòu)的不均勻。又例如，當時的PDP－11小型機也是16位的，但是其內(nèi)存管理單元（MMU）可以將16位的地址映射到24位的地址空間。受此啟發(fā)，Intel設(shè)計了一種在當時看來不失為巧妙的方法，即分段的方法。
為了支持分段，Intel在8086 CPU中設(shè)置了四個段寄存器：CS、DS、SS和ES，分別用于可執(zhí)行代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段及其他段。每個段寄存器都是16位的，對應(yīng)于地址總線中的高16位。每條“訪內(nèi)”指令中的內(nèi)部地址也都是16位的，但是在送上地址總線之前，CPU內(nèi)部自動地把它與某個段寄存器中的內(nèi)容相加。因為段寄存器中的內(nèi)容對應(yīng)于20位地址總線中的高16位(也就是把段寄存器左移4位)，所以相加時實際上是內(nèi)存總線中的高12位與段寄存器中的16位相加，而低4位保留不變，這樣就形成一個20位的實際地址，也就實現(xiàn)了從16位內(nèi)存地址到20位實際地址的轉(zhuǎn)換，或者叫“映射”。
段式內(nèi)存管理帶來了顯而易見的優(yōu)勢，程序的地址不再需要硬編碼了，調(diào)試錯誤也更容易定位了，更可貴的是支持更大的內(nèi)存地址。程序員開始獲得了自由。
技術(shù)的發(fā)展不會就此止步。intel的80286處理器于1982年問世了，它的地址總線位數(shù)增加到了24位，因此可以訪問到16M的內(nèi)存空間。更重要的是從此開始引進了一個全新理念—保護模式。這種模式下內(nèi)存段的訪問受到了限制。訪問內(nèi)存時不能直接從段寄存器中獲得段的起始地址了，而需要經(jīng)過額外轉(zhuǎn)換和檢查（從此你不能再隨意存取數(shù)據(jù)段,具體保護和實現(xiàn)我們后面講述）。
為了和過去兼容，80286內(nèi)存尋址可以有兩種方式，一種是先進的保護模式，另一種是老式的8086方式，被成為實模式。系統(tǒng)啟動時處理器處于實模式，只能訪問1M空間，經(jīng)過處理可進入保護模式，訪問空間擴大到16M，但是要想從保護模式返回到實模式，你只有重新啟動機器。還有一個致命的缺陷是80286雖然擴大了訪問空間，但是每個段的大小還是64k，程序規(guī)模仍受到限制。因此這個先天低能兒注定命不會很久。很快它就被天資卓越的兄弟——80386代替了。
80386是一個32位的CPU，也就是它的ALU數(shù)據(jù)總線是32位的，同時它的地址總線與數(shù)據(jù)總線寬度一致，也是32位，因此，其尋址能力達到4GB。對于內(nèi)存來說，似乎是足夠了。從理論上說，當數(shù)據(jù)總線與地址總線寬度一致時，其CPU結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡潔明了。但是，80386無法做到這一點。作為X86產(chǎn)品系列的一員，80386必須維持那些段寄存器的存在，還必須支持實模式，同時又要能支持保護模式，這給Intel的設(shè)計人員帶來很大的挑戰(zhàn)。
Intel選擇了在段寄存器的基礎(chǔ)上構(gòu)筑保護模式，并且保留段寄存器16位。在保護模式下,它的段范圍不再受限于64K，可以達到4G。這一下真正解放了軟件工程師,他們不必再費盡心思去壓縮程序規(guī)模，軟件功能也因此迅速提升。
從8086的16位到80386的32位處理器，這看起來是處理器位數(shù)的變化，但實質(zhì)上是處理器體系結(jié)構(gòu)的變化，從尋址方式上說，就是從“實模式”到“保護模式”的變化。從80386以后，Intel的CPU經(jīng)歷了80486、Pentium、PentiumII、PentiumIII等型號，雖然它們在速度上提高了好幾個數(shù)量級，功能上也有不少改進，但基本上屬于同一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進與加強，而無本質(zhì)的變化，所以我們把80386以后的處理器統(tǒng)稱為IA32（32 Bit Intel Architecture）。
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