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早期的8086只有20根地址线,只能访问1M的地址空间。cpu寻址则按段+偏移的方式进行。16位段+16位偏移的可能的范围是0~0x10FFEF(即0xFFFF0+0xFFFF),即1M+65520字节的范围。由于只有20根地址线,所以在对1M~1M+65520范围进行访问时,会发生“地址回绕”的现象,就是说实际会访问到0~65520的地方。据说某个著名的/臭名昭著的软件利用了这个特点。在80286,386等CPU上,它会失败,因为这些CPU有多于20根的地址线,并不产生“地址回绕”现象。为了保持完全的兼容性,IBM决定在PC AT系统上加个逻辑,来模仿以上的回绕特征。他们的方法就是把A20和键盘控制器的一个输出进行AND,这样来控制A20的打开和关闭。一开始时A20是被屏蔽的(总为0),直到系统软件去打开它。
A20地址线问题
1981年8月,IBM公司最初推出的个人计算机IBM PC使用的CPU是Intel 8088。在该微机中地址线
只有20根(A0 – A19)。在当时内存RAM只有几百KB或不到1MB时,20根地址线已足够用来寻址这些
内存。其所能寻址的最高地址是0xffff:0xffff,也即0x10ffef。对于超出0x100000(1MB)的寻址地址将默认
地环绕到0x0ffef。当IBM公司于1985年引入AT机时,使用的是Intel 80286 CPU,具有24根地址线,最
高可寻址16MB,并且有一个与8088完全兼容的实模式运行方式。然而,在寻址值超过1MB时它却不能
象8088那样实现地址寻址的环绕。但是当时已经有一些程序是利用这种地址环绕机制进行工作的。为了
实现完全的兼容性,IBM公司发明了使用一个开关来开启或禁止0x100000地址比特位。由于在当时的8042
键盘控制器上恰好有空闲的端口引脚(输出端口P2,引脚P21),于是便使用了该引脚来作为与门控制这
个地址比特位。该信号即被称为A20。如果它为零,则比特20及以上地址都被清除。从而实现了兼容性。
由于在机器启动时,默认条件下,A20地址线是禁止的,所以操作系统必须使用适当的方法来开启它。
但是由于各种兼容机所使用的芯片集不同,要做到这一点却是非常的麻烦。因此通常要在几种控制方法中
选择。
对A20信号线进行控制的常用方法是通过设置键盘控制器的端口值。 有些操作系统将A20的开启和禁止作
为实模式与保护运行模式之间进行转换的标准过程中的一部分。
由于键盘的控制器速度很慢,因此就不能使用键盘控制器对A20线来进行操作。为此引进了一个A20快
速门选项(Fast Gate A20),它使用I/O端口0x92来处理A20信号线,避免了使用慢速的键盘控制器操作方
式。对于不含键盘控制器的系统就只能使用0x92端口来控制,但是该端口也有可能被其它兼容微机上的
设备(如显示芯片)所使用,从而造成系统错误的操作。
还有一种方式是通过读0xee端口来开启A20信号线,写该端口则会禁止A20信号线。