Chế độ thực ảo IA-32

Chìa khoá cho sự tương thích ngược của các môi trường Windows 32 bit là chế độ thứ ba trên bộ xử lý: Chế độ thực ảo (Virtual real mode).

Nó chính là môi trường 16 bit chế độ thực ảo chạy trong chế độ được bảo vệ 32 bit. Khi cho DOS chạy trong Windows, bạn đã tạo ra mô hình chế độ thực ảo. Do chế độ được bảo vệ cho phép đa nhiệm, bạn có thể có vài chế độ thực ảo cùng thi hành, mỗi chế độ là phần mềm riêng biệt chạy trên một máy ảo. Tất cả thực hiện cùng một lúc, ngay cả khi các ứng dụng 32 bit khác đang chạy.

Mỗi máy ảo có không gian địa chỉ 1MB

Nhận xét rằng bất kỳ chương trình nào chạy trên chế độ thực ảo thì windows chỉ có thể truy cập 1 MB bộ nhớ mà chương trình cho là bộ nhớ megabyte đầu tiên trong hệ thống. Mặt khác nếu chạy một ứng dụng DOS trên cửa sổ thực ảo. Nó hạn chế ở mức 640KB trong sử dụng bộ nhớ. Đó là lý do chỉ có vỏn vẹn 1 MB RAM trong môi trường 16 bit và phần trội lên 383KB được dành riêng cho sử dụng hệ thống. Cửa sổ thực ảo này hoàn toàn mô phỏng môi trường 8088. nên ngoài tốc độ, phần mềm chạy như thể nó ở chế độ thực đầu tiên trên PC. Mỗi máy ảo có không gian địa chỉ 1MB riêng, một hình ảnh của những thủ tục BIOS phần cứng thực sự và sự mô phỏng của tất cả thanh ghi và tính năng khác được tìm thấy trong chế độ thực.

Chế độ thực ảo được dùng khi bạn sử dụng một cửa sổ DOS để chạy chương trình DOS hay Windows 3.X 16-bit. Khi khởi động ứng dụng DOS, Windows tạo ra bộ máy DOS ảo chạy dưới ứng dụng này. Điều thú vị là tất cả bộ xử lý Intel và tương thích Intel (như là AMD và VIA/Cyrix) đều ở chế độ thực. Nếu tải hệ điều hành 32-bit, nó tự động chuyển đổi bộ xử lý sang chế độ 32 bit và lấy quyền điều khiển từ đây.

Mở rộng bộ nhớ vượt hơn 1 MB

Cũng quan trọng để nhận thấy rằng một số ứng dụng 16 bit (DOS và Windows 3,x) không chuẩn xác trong môi trường 32-bit, nghĩa là chúng thực hiện những điều mà thậm chí chế độ thực ảo không hỗ trợ. Phần mềm chẩn đoán là một thí dụ hoàn hảo về vấn đề này. Phần mềm này không chạy đúng trong cửa sổ chế độ thực (thực ảo) dưới hệ điều hành Windows. Trong trường hợp này, bạn cho hệ thống vẫn chạy trong chế độ thực bình thường đầu tiên bằng cách khởi động bằng đĩa mềm khởi động DOS hay Windows 9x/Me.

Mặc dù chế độ thực được dùng bởi DOS 16 bit và các ứng dụng DOS “tiêu chuẩn”, vài chương trình đặc biệt có khả năng “mở rộng” DOS và cho phép truy cập bộ nhớ được rộng lớn hơn (vượt 1 MB). Những chương trình này đôi khi được gọi là DOS extenders và thường được bao gồm như thành phần của bất kỳ phần mềm DOS hay Windows 3.X sử dụng chúng. Giao thức mô tả cách thực hiện DOS vận hành trong chế độ được bảo vệ được gọi là Giao diện chế độ được bảo vệ DOS (DPMI: DOS Protected Mode Interface). DPMI được dùng bởi Windows

3.X để truy cập bộ nhớ mở rộng cho sử dụng với những ứng dụng Windows 3.X. Nó cho phép những chương trình này dùng nhiều bộ nhớ mặc dù chúng vẫn là các chương trình 16 bit. DOS extenders đặc biệt thông dụng trong các trò chơi DOS do chúng cho phép trò chơi truy cập nhiều bộ nhớ hệ thống hơn 1MB tiêu chuẩn mà phần lớn chương trình chế độ thực có thể định địa chỉ. Những DOS extenders này vận hành bằng cách chuyển bộ xử lý vào trong hay ra ngoài chế độ thực. Trong trường hợp chạy trong Windows, chúng dùng giao diện DPMI được cho sẵn trong Windows, cho phép chúng chia sẻ một phần bộ nhớ mở rộng của hệ thống.

Phần ngoại lệ khác trong chế độ thực là bộ nhớ mở rộng 64KB đầu tiên thực sự có thể truy cập vào vào máy tính trong chế độ thực, mặc dù thực tế nó được cho là không khả năng. Đây là kết quả của một lỗi trên IBM AT nguyên thủy dòng địa chỉ bộ nhớ thứ 21, được gọi là A20 (AO là dòng địa chỉ thứ nhất). Bởi chế tác dòng 20, phần mềm chế độ thực có thể đạt mức truy cập bộ nhớ mờ rộng 64KB đầu tiên. Vùng bộ nhớ này được gọi là vùng bộ nhớ cao (HMA- high memory area).