从零写OS（二）：跨过这道门，CPU 才算醒了

Wed, 06 May 2026 02:00:00 +0000

上一章我们让机器打出了第一行字。但那时候 CPU 还处于一种"出厂状态"——实模式，最多只能用 1MB 内存，没有任何权限隔离，任何代码想写哪块内存就写哪块。

这对一个操作系统来说是不可接受的。

所以这一章要做一件事：把 CPU 从实模式切换到保护模式（Protected Mode，32 位工作模式，支持内存保护和权限隔离）。

为什么叫"保护"模式

名字来源很直接——这个模式下，内存是被保护的。

实模式里，程序可以随意读写任何内存地址，一个 bug 就能把整个系统搞崩。保护模式引入了两个机制：

现代操作系统全都建立在保护模式之上。

切到保护模式之前，必须先准备好 GDT（Global Descriptor Table，全局描述符表，内存里的一张表，描述每个内存段的地址、大小和权限）。

可以把 GDT 理解成一个"内存段登记簿"。CPU 进入保护模式后，所有内存访问都要查这张表，看看你有没有权限。

GDT 最少需要三项：

GDT 写好之后，用 lgdt 指令告诉 CPU 表在哪里，CPU 才知道去哪查。

整个切换过程就四步，缺一不可：

最后这一步很容易漏掉。CPU 有指令流水线，切换模式后如果不强制刷新，可能还在用旧模式的指令译码方式，导致莫名其妙的错误。