2.1.1　段式寻址

1978年，Intel发布了第一款16位微处理器8086。这款处理器有20根地址线，可以支持的地址空间达到1MB（220字节）。但是，这款处理器的数据总线的宽度是16位，也就是说，指令指针寄存器IP以及其他通用寄存器都是16位的，那么指令最大只能寻址64KB（216字节）的地址空间。为了解决这个问题，Intel的工程师们引入了段的概念，把1MB地址空间划分为多个不超过64KB大小的段，这样程序就可以访问全部地址空间了。8086微处理器有4个段寄存器cs、ds、es和ss，每个段寄存器也是16位的，用于存储段的起始地址，其他寄存器存储的则是段内偏移。因此在这种模式下，程序发起一次内存访问，使用的是如下地址格式，人们将这个地址称为逻辑地址：

Segment Base：Segment Offset

处理器的段单元（Segment Unit），也叫地址加法器，通过如下公式将这个逻辑地址转换为线性地址：

Segment Base << 4 + Segment Offset

这个公式将段基址左移4位，加上段内偏移，生成了20位的物理地址，此时指令可以寻址1MB地址空间的任何地址了。Intel将这种模式称为实模式。

在实模式下，一个主要的问题是没有内存保护。一个程序可以访问整个1MB的地址空间，因此，它也可以访问另一个程序的数据或代码，这是不安全的。除了内存外，实模式对程序访问的资源、执行的指令也没有保护，任何程序都可以执行任何可能导致意外后果的CPU指令。

从80286开始，Intel逐渐开始引入保护模式，到80386时，保护模式得到全面应用。保护模式引入了段描述符表，段描述符表中的每个描述符对应一个段，包括段的基址、段的长度限制，以及段的各种属性（比如段的访问权限等）。段描述符表包括GDT和LDT两种，GDT存储全局的段，每个任务可以有自己的LDT，存储任务自己的段。每个段描述符长度为64位，相比于之前段寄存器只能存储段基址，段描述符可以记录更多的段信息，如增加段访问的权限、读写或是执行的属性等，实现了对内存访问的保护。在有了段描述符表后，段寄存器中存储的不再是段基址，而是一个索引，用于从段描述表中索引具体的段。