X86 架构诞生之初，是没有虚拟内存的概念。1978 年发行的 8086 芯片 是 X86 架构的首款芯片，它的内存管理是直接访问物理内存，这种工作方式有一个名称：实模式。后来CPU上出现虚拟内存的概念，将每个进程的地址空间隔离，同时由于页表项中的多种的权限保护标志，极大的提高了程序的数据安全，人们把 CPU 的这种工作模式称为保护模式
从实模式演进到保护模式，X86 体系架构的内存管理发生了重大的变化，最大的不同就体现在段式管理和中断的管理上
8086的实模式
8086 的寄存器只有 16 位。而后面的 CPU 为了保持兼容，在芯片上电以后，还必须运行在 16 位模式之下，这种模式叫做实模式。在实模式下，程序员不能通过内存管理单元（MMU）访问地址，程序必须直接访问物理内存。
那实模式下，我们是怎么访问存储的物理地址的呢？
8086 的寄存器位宽是 16 位，但地址总线却有 20 位，8086 的寻址空间是 1M。但在写程序时没办法把一个地址完整地放到一个寄存器里，因为寄存器相比地址少了 4 位。
为了解决这个问题，8086 就引入了段寄存器，例如 cs、ds、es、gs、ss 等。段寄存器中记录段基地址，通过计算可以得到物理地址。
物理地址 = 段寄存器 << 4 + 段内偏移
i386 中的保护模式
经过十年的发展，X86 CPU 迎来了历史上使用最广泛、影响力最大的 32 位 CPU。i386 与 8086 的一个很大的不同，就是它采用了全新的保护模式。体现在 i386 的段式管理机制相比 8086 发生了重大变化；同时 i386 还引入了页式管理。
i386在完成各项初始化工作后就开启页表，由于段和页都能提供对内存的保护，安全性得到提升，这种模式被称为保护模式。
相比8086，i386的段式管理发生哪些变化？
段选择子和全局描述符表
i386 地址总线是 32 位，寄存器也变成 32 位，意味着因寄存器位数不够而产生的段基址寄存器失去了作用。 但 i386 没放弃段寄存器，将它进化成了新的段式内存管理。段寄存器仍是 16 位寄存器，但其中存的不再是段基址，而是被称为段选择子的东西。
相比 8086，i386 多了一个叫全局描述符表（GDT）的结构。它本质上是一个数组，每一项都是一个全局描述符，32 位的段基址就存储在这个描述符里。段选择子本质上就是这个数组的下标。
GDT的地址保存在寄存器里，即GDTR，和上节课的CR3类似。
CPU 在处理一个逻辑地址“cs:offset”时，将 GDTR 中的基址加上 cs 中的下标值来得到一个段描述符，再从这个段描述符中取出段基址，最后将段基址与偏移值相加，这样就可以得到线性地址（虚拟地址）。
段式管理与页式管理
段式管理按功能把内存空间分割成不同段，有代码段、数据段、只读数据段、堆栈段等等，为不同的段赋予了不同的读写权限和特权级。通过段式管理，os可以进一步区分内核数据段、内核代码段、用户态数据段、用户态代码段等，为系统提供了更好的安全性。
但是段的长度往往不能固定，例如不同的程序代码段的长度各不相同。以段为单位进行内存的分配和回收，数据结构非常难设计，而且难免会造成各种内存空间的浪费。页式管理则不按照功能区分，而是按照固定大小将内存分割成很多大小相同的页面，不管存放什么，都先分配一个页，再将内容存进页里。
相比页式管理，段式管理的优点是提供更好的安全性，按照内存的用途进行划分更符合人的直观思维。缺点就是由于不定长，难于进行分配、回收调度。
而页式管理的优点是大小固定，分配回收都比较容易。段式管理提供的安全性，在现代 CPU 上也可以被页表项中的属性替代，所以段式管理变得越来越不重要。
但是，如果以 X86 的历史演进来看，段式管理是最早出现的，然后才出现了页式管理。而且现代 X86 架构的 CPU 同时兼容段式管理和页式管理。
总的来说，现代的os都是采用段式管理来做基本的权限管理，而对于内存的分配、回收、调度则依赖页式管理。
中断描述表
中断描述符表（IDT），是 i386 中一个非常重要的描述符表，它也是保护模式的另一大不同。
CPU与外设间的协同工作是以中断机制来进行的。例如敲键盘时键盘的控制器向 CPU 发起一个中断请求。CPU 接到请求后停下正在做的工作， 把当前的寄存器状态保存好，然后去调用中断服务程序。
中断根据中断来源的不同，又可以细分为 Fault、Trap、Abort 以及普通中断，我们统一称为中断。 硬件负责产生中断，CPU 会响应中断，但中断后要做什么是由os定义的。os通过设置某个中断号的中断描述符，指定中断到达以后要调用的函数。 中断描述符表的作用就体现在这了，本质是中断描述符的数组。
IDT 的基地址存储在 idtr 寄存器，这和 GDTR 的设计如出一辙。每个中断都有一个编号与其对应，称之为中断向量号。中断向量号是 CPU 提前分配好的
小结
相比实模式，i386 中的保护模式， 采用了页式管理，但它没有彻底放弃 8086 的段式管理，而是将段寄存器中的值由段基址变成了段选择子。段选择子本质是 GDT 表的下标值，段基址转移到 GDT 。
段式管理负责将逻辑地址转换为虚拟地址，页式管理负责将虚拟地址映射到物理地址。i386 的保护模式采用了段页式混合管理的模式，兼具了段式管理和页式管理的优点。
除了段页式内存管理这个不同之外，保护模式和实模式的区别还体现在中断描述符表上。IDT 是保护模式的一个重要组成部分，它保存着 i386 中断服务程序的入口地址
