是否可以在支持Intel IA-32e模式的操作系统中运行16位代码？

Posted 2021-04-21

在Intel 64和IA-32架构手册第3A卷第9章处理器管理和初始化中，我发现了以下内容：

在代码段的基础上选择兼容模式执行。此模式允许旧版应用程序与以64位模式运行的64位应用程序共存。在IA-32e模式下运行的操作系统可以通过将其代码段描述符的CS.L位清除为0来执行现有的16位和32位应用程序。

这是否意味着传统的16位和32位应用程序可以与在IA-32e模式下运行的操作系统上的64位应用程序共存。

但据我所知，64位操作系统通常不支持传统的16位代码。如果支持，我该如何启动16位应用程序？

答案

Windows 64位不支持16位应用程序的原因不是因为64位模式无法运行16位指令。

主要原因是句柄在64位Windows上有32位有效位。因此，句柄不能被截断并传递给16位应用程序而不会丢失数据。

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa384249%28VS.85%29.aspx

另一答案

32位应用程序由64位架构支持，因此它们可以共存，对于16位应用程序，您需要一些工具来模拟寻址空间，例如Windows上的dosbox

另一答案

在64位内核下，可以使用16位保护模式用户空间，但不能使用虚拟8086模式。

大多数16位软件是为DOS编写的，并且希望以实模式运行。 vm86（virtual-8086）模式基本上是实模式的硬件虚拟化，允许访客使用cli / sti，而不会影响EFLAGS中的实际IF位。

在16位保护模式下，cli仅在IO权限级别为0（如环0）时才有效，并且它将禁用该实际CPU内核上的中断，而不仅仅是在16位模拟环境中。因此，在现代操作系统下运行16位DOS程序没有用。

所以，是的，你可以在64位内核下运行16位用户空间代码，但只能在没有人使用的16位保护模式下运行（AFAIK）。我不认为Linux原生支持16位进程，尽管你可以使用modify_ldt系统调用和jmp far创建一个自定义的16位代码段。

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可能有可能构建一个软件虚拟化系统，该系统使用16位保护模式来运行16位DOS客户机，当客户机运行像cli这样的指令时，会捕获内核/虚拟机管理程序。 @LưuVĩnhPhúc的回答是MS没有尝试这样做的一个原因。

但是，x86的软件虚拟化并非易事，因为您需要模拟的一些指令（如pushf）实际上并不存在陷阱。客人可能会注意到（或因为）因为pushf结果中的中断启用标志（IF）与它刚刚运行的cli不匹配。

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即使是最慢的x86-64 CPU也足够快，可以运行像DOSBOX这样的软件，完全模拟具有可直接访问的旧硬件的x86 PC，因此对本机运行16位代码或需求量不大的需求不大以一种看起来“本机”的方式运行它，即能够在主OS下启动其他程序而不是在模拟环境中启动。

显然there was a Linux patch (last updated in 2008)在64位内核下运行vm86，可能暂时将内核切换到保护模式？或者只是运行软件模拟。