基于 x86 的操作系统能否在保护模式下使用 x86-64 处理器并使用 PAE？答案

【问题标题】：Can an x86 based OS use an x86-64 processor in protected mode and use PAE?基于 x86 的操作系统能否在保护模式下使用 x86-64 处理器并使用 PAE？
【发布时间】：2023-04-09 09:42:01
【问题描述】：

我对使用 32 位保护模式处理器分段的操作系统感兴趣。当 AMD 添加长模式时，他们没有对其进行分段硬件保护。任何处于 32 位保护模式的 x86-64 处理器都可以使用物理地址扩展来寻址超过 4 GB 的内存吗？

【问题讨论】：

是的，但是只有 4GiB 的虚拟地址空间而拥有更多的物理地址空间是很痛苦的。（只为内核保留 1 或 2 GiB。）分段没有帮助。请参阅 Linus Torvalds 关于 PAE 的 cmets (cl4ssic4l.wordpress.com/2011/05/24/linus-torvalds-about-pae)。像您所描述的传统模式下的 x86-64完全类似于带有 PAE 的仅 32 位 CPU，这就是 x86-64 CPU 在首次发布时可以运行现有操作系统的方式。
在 64 位长模式下，不支持 32 位保护模式提供的硬件保护模式。

标签： x86 operating-system x86-64 hardware

【解决方案1】：

任何处于 32 位保护模式的 x86-64 处理器都可以使用物理地址扩展来寻址超过 4 GB 的内存吗？

是的。

这样的操作系统将能够使用超过 PAE 最初限制的 64 GiB 内存（物理地址空间）；并且仍然可以使用分段和 virtual8086 模式。

不幸的是，32 位代码不能使用添加的额外寄存器，这（取决于软件）可能意味着大多数软件的性能损失高达 20%（与同一 CPU 上的 64 位软件相比）。

【讨论】：