个人理解所谓的Intel x86架构其实就是Intel 64和IA-32架构的总称。
IA-32架构支持三种基本的运行模式，每种模式下可执行的指令和可用的功能可能不一样：
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保护模式（Protected Mode）。这是最常见的模式，这是一个受保护的并且支持多任务的环境。之所以受保护是因为在这个模式下，能够对内存及一些外围设备提供硬件级别的保护设置，如分段机制，分页机制。大部分OS都运行在这个模式下。
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实地址模式（Read-address mode）。这个运行模式是为了兼容8086处理器，通常处理器上电后会处于这个模式，在实地址模式中，寻址空间只有1MB，CS、DS等称作Segment register，即段的基地址直接是Segment register的值向左移4位。在保护模式下，CS、DS等称作Segment selector，用于从GDT（Global Descriptor Table）或LDT（Local Descriptor Table）表中选择一个段描述符，基地址在段描述符内，两种情况下用法不一样，所以两者的寻址空间页差别很大。
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系统管理模式（System management mode ，SMM）。这个模式提供一个跟平台相关的管理环境，比如电源管理，RAS（Reliability, Avaliability and Serviceability）功能配置或者系统安全等相关问题。这个模式下的code通常是由UEFI/BIOS提供的，对OS来说是透明的。SMM有自己独立的地址空间，OS是看不到的。处理器接收到SMI pin上的中断信号或者APIC接收到SMI中断信号的时候才会进入到SMM模式。
Intel 64结构添加了IA-32e模式，并且IA-32e模式中又有两种子模式：
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兼容模式（Compatibility mode）。兼容模式顾名思义，就是向前兼容IA-32的模式，该模式允许传统的16-bit和32-bit的程序不需要重新编译就可以跑在64-bit的 OS下。
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64位模式（64-bit mode）。这个模式让应用程序能够访问64位的地址，并且该模式扩展了通用处理器的宽度和数量。
为了简单起见，Intel 64的兼容模式和64位模式也可以叫做IA-32的兼容模式和64位模式。
IA-32架构的内存模型主要包括以下三种（跟分页机制没有关系）：
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平坦内存模型（Flat memory model）。该模型下所有的段基址都是0，相当于没有使用到分段机制。
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分段内存模型（Segmented memory mode）。内存的线性地址由段选择寄存器（CS、DS、ES或SS等所包含的内容是Segment Selector而不是Segment register）所指向的段描述符提供的段基地址加上偏移量计算得出。这个过程就是logic address到linear address的转换。采用分段机制的目的就是为了将不同的数据隔离开来，防止数据混到一起从而提高系统的可靠性
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实地址模式内存模型（Read-address mode memory model)。这个模式是为了兼容8086处理器，从而能否跑那些为8086处理器写的程序。CS，DS等寄存器称作Segment register，而不是Segment Selector，该寄存器的值本身就包含段的基地址。在这个模式下，每个段的大小只有64KB，并且地址空间只有1MB。
不同的运行模式和内存模式的关系如下：
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保护模式。以上三种内存模型都可以使用，实模式内存模型通常是用在virtual-8086模式。当运行多任务的时候，每种任务可以采用不同的内存模型。
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实地址模式。该模式下只能采用实地址模式内存模型。
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系统管理模式。该模式会切换到SMRAM中，所采用的内存模型类似于实地址模式内存模型。
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兼容模式。该模式采用的内存模型应该跟32-bit的保护模式一样。
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64-bit模式。该模式下分段机制通常不使用，通常采用平坦内存模型，即所有的段基地址都为0，并且段的上限都为最大值。
没想到Intel 64架构竟然还兼容8086处理器，可见Intel x86 CPU为了兼容性背负了多大的历史包袱，这也导致Intel x86 CPU的复杂度大大提升。
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