如果我只有 320 KB RAM，我的程序是 64 位还是 16 位模式？ [关闭]答案

【问题标题】：64 bit vs 16 bit mode for my program if I have only 320 KB RAM? [closed]如果我只有 320 KB RAM，我的程序是 64 位还是 16 位模式？ [关闭]
【发布时间】：2021-01-05 17:15:15
【问题描述】：

假设如果我在一个只有 320KB 的嵌入式系统中有一个 x86-64 处理器内存。那么，我应该使用长模式（64 位模式）还是应该更喜欢使用实模式（16 位模式）来运行您的程序？

PS~我在博客的评论中看到了这个问题。这就是我掌握的所有信息。

非常感谢。

【问题讨论】：

我想知道为什么有人会设计这样一个带有 x86-64 CPU 的系统，而这么多其他选项会更简单、更便宜几个数量级？
我认为唯一可能的原因是您想要运行以汇编语言编写的现有代码，或者您只有二进制文件。在这种情况下，您必须以现有代码编写的任何模式运行；你别无选择。
顺便说一句，我不确定您为什么要标记此linux 和windows，因为您无法在 320KB 的 RAM 中运行这两个操作系统。您的选择是某种嵌入式操作系统、非常古老的 x86 操作系统（例如 MS-DOS）或裸机。当然，前两个中的任何一个都会对你运行的模式增加更多限制（例如 MS-DOS 只会在实模式下运行）。

标签： linux windows memory operating-system ram

【解决方案1】：

假设我在一个只有 320KB RAM 的嵌入式系统中有一个 x86-64 处理器。那么，我应该使用长模式（64 位模式）还是更喜欢使用实模式（16 位模式）来运行您的程序？

大多数 x86-64 处理器都有数 MiB 的缓存，并且此缓存可以配置为“回写，不获取”，因此它实际上最终表现得像 RAM。实际上使用 320 KiB 的 RAM 会很愚蠢（不会帮助您存储更多数据，但会比缓存慢）；所以最好是降低硬件成本，根本不用任何内存。

实模式不能使用超过 1088 KiB 的“伪装成 RAM 的缓存”，所以这相当糟糕。长模式需要分页，这可能会消耗大约 12 KiB 的内存。

最好的选择可能是 32 位保护模式，因为您可以使用所有“伪装成 RAM 的缓存”而不消耗任何用于分页；但这取决于代码本身和可以从 64 位数据中受益的软件，或者两倍于 64 位的寄存器将具有更高的性能。

请注意，“64 位代码”不需要使用 64 位指针或 64 位数据。 “64 位代码”中的大多数指令都是 32 位的（如果要使用 64 位，则带有大小覆盖前缀）。

【讨论】：

令人着迷。有没有这样做的项目？
@thatotherguy：据我所知，没有任何项目——x86-64 处理器不用于 RAM 很少的小型嵌入式系统。对于“缓存伪装成 RAM”，固件通常在设置内存控制器之前使用该技巧（因为在此之前它无法使用 RAM）。
是什么东西，例如实时操作系统会利用它来保证快速访问数据吗？
@thatotherguy：我认为任何非常关心（硬）实时的人都需要保证最坏情况时间（不受“是否缓存”的影响）无法使用 80x86（由于 SMM）。对于“（软）实时”，没有人会如此严重地削弱性能（通过使所有 RAM 不缓存）。

【解决方案2】：

这取决于你想做什么：

64 位 Sparc CPU 在 64 位 x86 CPU 之前可用；在此类 CPU 的最常见操作系统之一的程序员文档中，我读过如下内容：

如果你的程序使用小于 3 GB 的内存并且 32 位整数运算就足够了，那么你应该编写 32 位程序，因为内存消耗更少，速度更快。如果需要 64 位运算，则应该编写 64 位程序，因为用 32 位指令执行 64 位运算很慢。

所以问题是：你需要 64 位算术吗？

如果您想进入长模式，您必须考虑必须使用分页 - 这将花费您额外的内存。

另一方面，实模式意味着您可能必须使用段，这会使您的程序更加复杂——尤其是当您需要 32 位整数运算时。

但是，您也可以使用 32 位（伪）保护模式并关闭分页，并且仅使用“平面”内存布局并且仅使用权限级别 0。

如果要切换到 64 位长模式，无论如何都必须进入此模式。

那么为什么不永久使用这种模式呢？

【讨论】：

【解决方案3】：

我猜是 16 位，因为 64 位需要更多 RAM...不太清楚为什么会这样

【讨论】：