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为了既能发挥高性能CPU的处理能力，又可满足用户对应用软件兼容性的要求，自Intel 80286开始，出现了微处理器不同工作模式的概念。它较好地解决了CPU性能的提高与兼容性之间的矛盾。常见的微处理器工作模式有实模式（real mode）、保护模式（protected mode）和虚拟8086模式（virtual 8086 mode）。
所谓实模式，简单地说就是80286以上的微处理器所采用的8086的工作模式。在实模式下，采用类似于8086的体系结构，其寻址机制、中断处理机制均和8086相同；物理地址的形成也同8086一样——将段寄存器的内容左移4位再与偏移地址相加（后面将详述）；寻址空间为1MB，并采用分段方式，每段大小为64KB；此外，在实模式下，存储器中保留两个专用区域，一个为初始化程序区：FFFF0H～FFFFFH，存放进入ROM引导程序的一条跳转指令；另一个为中断向量表区：00000H～003FFH，在这1K字节的存储空间中可存放256个中断服务程序的入口地址，每个入口地址占4个字节，这与8086的情形相同。
实模式是80x86处理器在加电或复位后立即出现的工作方式，即使是想让系统运行在保护模式，系统初始化或引导程序也需要在实模式下运行，以便为保护模式所需要的数据结构做好各种配置和准备。也可以说，实模式是为建立保护式做准备的工作模式。
保护模式是支持多任务的工作模式，它提供了一系列的保护机制，如任务地址空间的隔离、设置特权级、执行特权指令、进行访问权限的检查等。这些功能是实现Windows和Linux这样现代操作系统的基础。
80386以上的微处理器在保护模式下可以访问4G字节的物理存储空间，段的长度在启动分页功能时是4G字节，不启动分页功能时是1M字节，分页功能是可选的。在这种方式下，可以引入虚拟存储器的概念，用以扩充编程者所使用的地址空间。
虚拟8086模式又称“V86模式”，是一种特殊的保护模式。它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模式，是一种动态工作模式。在这种工作模式下，处理器能够迅速、反复进行V86模式和保护模式之间的切换，从保护模式进入V86模式执行8086程序，然后离开V86模式，进入保护模式继续执行原来的保护模式程序。