为什么要在保护模式下启用 A20 线？答案

【问题标题】：Why enable A20 line in Protected Mode?为什么要在保护模式下启用 A20 线？
【发布时间】：2016-02-22 23:42:05
【问题描述】：

在Linux 0.01的bootloader的汇编源文件中，启用了A20行。

来自boot/boot.s：

| that was painless, now we enable A20

call     empty_8042
mov al,#0xD1

...

然后引导加载程序跳转到保护模式。

在实模式下，启用 A20 行可以使我们的地址空间扩展为 64 KiB - 16 字节。
在保护模式下，地址总线会自动解锁。

为什么在跳转到保护模式时引导加载程序会启用 A20 地址线？

【问题讨论】：

标签： linux assembly linux-kernel x86 operating-system

【解决方案1】：

在实模式下，启用 A20 行可以使我们的地址空间扩展为 64 KiB - 16 字节。

正确，在实模式下（在 286+ 上）您可以将段寄存器设置为 0xFFFF，这将允许您访问高达 (0xFFFF << 4) + 64K 的内存。

在保护模式下，地址总线会自动解锁。

保护模式是一种 CPU 模式，因此它不会“解锁”总线，它只是允许使用额外的地址空间，这需要地址总线上的更多引脚。

为什么在跳转到保护模式时引导加载程序会启用 A20 地址线？

因为它不会。 “A20”通常是指在 PC-AT 中添加的硬件 hack，需要在保护模式按预期运行之前将其禁用。

首先，回想一下旧 CPU（通过 80186）最多只能访问 1 MiB 的内存，因此有 20 个地址线 (A0 - A19)。一些非常古老的软件利用了这样一个事实，即 1 MiB 以上的内存访问会包装到较低的内存。

当 286 增加更多的地址线时，IBM 不想破坏与这个旧软件的兼容性，所以他们做了难以想象的事情：他们在第 21 条地址线（A20 )，并在默认情况下将其关闭，重新启用环绕行为，因此旧软件仍然可以正常运行。所以 286 本身对这个黑客一无所知——它在 CPU 之外。对于 CPU 来说，A20 和其他地址线没有什么不同。

此门（A20 门）由键盘控制器 IC 上的 GPIO 引脚控制。因此，您需要在进入保护模式之前启用它。如果你没有，（假设你平面映射了所有 4GB 物理内存），那么作为Micheal Petch indicated，“每个奇数兆字节区域都将无法访问。所以 1mb-2mb 实际上将引用 0-1mb、3mb-4mb将参考 2mb-3mb 等" 另见：

A20 Line（维基百科）

【讨论】：

1.因此，保护模式不会启用 A20，而是启用与该模式相关的所有其他地址线（16 位 -> A0 - A23、32 位 -> A0 - A31），对吗？ 2. 据我所知，“'A20 line' [...] 需要在保护模式按预期运行之前禁用”和“您需要在进入保护模式之前启用它 [A20 line]”相互矛盾其他。请你澄清一下好吗？ 3. “这不准确”是什么意思？
@cad 啊，我现在明白了。是的，您是对的，在实模式下（在 286+ 上）您可以将段寄存器设置为 0xFFFF，这将允许您访问高达 (0xFFFF
@cad 实际上不需要启用 A20 线。如果你不这样做，那么效果是每个奇数兆字节区域都将无法访问。所以 1mb-2mb 实际上将引用 0-1mb，3mb-4mb 将引用 2mb-3mb 等。如果不启用 A20 位，该地址线将始终为零。当然这没什么用，但仍然是允许的。
@cad 一个脚注可能是原始版本的 DOS 通过允许与用于制作 BDOS 的 CALL 5 机制（基本磁盘操作system) 调用 CP/M
@MichaelPetch 谢谢，我引用了你对别名的解释，因为它比我的更准确（我忘了它会发生在每个奇数 MB）。