打開A20地址線

還記得實模式下的wrap-around嗎？也就是地址回繞。咱們一起來復習一下。實模式下內存訪問是采取“段基址:段內偏移地址”的形式，段基址要乘以16后再加上段內偏移地址。實模式下寄存器都是16位的，如果段基址和段內偏移地址都為16位的最大值，即0xFFFF:0xFFFF，最大地址是0xFFFF0+0xFFFF，即0x10FFEF。由于實模式下的地址線是20位，最大尋址空間是1MB，即0x00000~0xFFFFF。超出1MB內存的部分在邏輯上也是正常的，但物理內存中卻沒有與之對應的部分。為了讓“段基址:段內偏移地址”策略繼續可用，cpu采取的做法是，將超過1MB的部分自動回繞到0地址，繼續從0地址開始映射。相當于把地址對1MB求模。超過1MB多余出來的內存被稱為高端內存區HMA。

這種地址回繞是如何做到的呢？要分兩種情況分別討論啦。

對于只有20位地址線的cpu，不需要任何額外操作便能自動實現地址回繞。

地址（Address）地址線是從0開始編號，在8086/8088中，只有20位地址線，即A0~A19。20位地址線表示的內存是2的20次方，即最大是1MB，即0x0~0xFFFFF。內存若超過1MB，是需要第21條地址線支持的。所以說，若地址進位到1MB以上，如0x100000，由于沒有第21位地址線，相當于丟掉了進位1，變成了0x00000。這一“缺陷”甚至成了當時很多程序員利用的技巧。如圖

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對于80286后續的CPU，通過A20GATE來控制A20地址線 。

cpu發展到了 80286后，雖然地址總線從原來的20位發展到了24位，從而能夠訪問的內存范圍可達到2的24次方等于16MB。但任何時候，Intel都會把兼容放在第一位。80286是第一款具有保護模式的cpu，它在實模式下時，其表現也應該和8086/8088一模一樣。按照兼容的要求，這意味著80286以及后續cpu的實模式都應該與8086/8088完全一樣，即：仍然只使用20條地址線。但80286有24條地址線，即A0~A23，也就是說A20地址線是開啟的。如果訪問0x100000~0x10FFEF之間的內存，系統將直接訪問這塊物理內存，并不會象8086/8088那樣回繞到0。

為了解決此問題，IBM在鍵盤控制器上的一些輸出線來控制第21根地址線（A20）的有效性，故被稱為A20Gate：

• λ如果A20Gate被打開，當訪問到0x100000~0x10FFEF之間的地址時，cpu將真正訪問這塊物理內存。
• λ如果A20Gate被禁止，當訪問0x100000~0x10FFEF之間的地址時，cpu將采用8086/8088的地址回繞。

上面描述了地址回繞的原理，但地址回繞是為了兼容8086/8088的實模式。如今我們是在保護模式下，我們需要突破第20條地址線（A20）去訪問更大的內存空間。而這一切，只有關閉了地址回繞才能實現。而關閉地址回繞，就是上面所說的打開A20Gate。

說了半天，其實打開A20Gate的方式是極其簡單的，將端口0x92的第1位置1就可以了，以下三個步驟就可以實現啦。

in al,0x92

or al,0000_0010B

out 0x92,al

我們離保護模式越來越近了，為了給大家一個盼頭，劇透一下，其實我們距32位地址空間只差一步，下一節中我們將播出有關內容，歡迎大家準時收看^_^

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一步步编写操作系统 26 打开A20地址线的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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