我們看看32 位 x86 處理器的基本架構特點。這些處理器包括了 intel ia-32 系列中的成員和所有 32 位 amd 處理器。
x86 處理器有三個主要的操作模式：保護模式、實位址模式和系統管理模式；以及乙個子模式：虛擬 8086 (virtual-8086) 模式，這是保護模式的特殊情況。以下是對這些模式的簡介：
保護模式是處理器的原生狀態，在這種模式下，所有的指令和特性都是可用的。分配給程式的獨立記憶體區域被稱為段，而處理器會阻止程式使用自身段範圍之外的記憶體。
保護模式下，處理器可以在乙個安全環境中，直接執行實位址模式軟體，如 ms-dos 程式。換句話說，如果乙個程式崩潰了或是試圖向系統記憶體區域寫資料，都不會影響到同一時間內執行的其他程式。現代作業系統可以同時執行多個獨立的虛擬 8086 會話。
實位址模式實現的是早期 intel 處理器的程式設計環境，但是增加了一些其他的特性，如切換到其他模式的功能。當程式需要直接訪問系統記憶體和硬體裝置時，這種模式就很有用。
系統管理模式 (smm) 向作業系統提供了實現諸如電源管理和系統安全等功能的機制。這些功能通常是由計算機製造商實現的，他們為了乙個特定的系統設定而定製處理器。
在 32 位保護模式下，乙個任務或程式最大可以定址 4gb 的線性位址空間。從 p6 處理器開始，一種被稱為擴充套件物理定址 (extended physical addressing) 的技術使得可以被定址的物理記憶體空間增加到 64gb。
與之相反，實位址模式程式只能定址 1mb 空間。如果處理器在保護模式下執行多個虛擬 8086 程式，則每個程式只能擁有自己的 1mb 記憶體空間。
暫存器是直接位於 cpu 內的高速儲存位置，其設計訪問速度遠高於傳統儲存器。例如，當乙個迴圈處理為了速度進行優化時，其迴圈計數會保留在暫存器中而不是變數中。
下圖展示的是基本程式執行暫存器（basic program execution registers）。8 個通用暫存器，6 個段暫存器，乙個處理器狀態標誌暫存器（eflags），和一 個指令指標暫存器（eip）。
通用暫存器
通用暫存器主要用於算術運算和資料傳輸。如下圖所示，eax 暫存器的低 16 位在使用時可以用 ax 表示。
一些暫存器的組成部分可以處理 8 位的值。例如，ax 暫存器的高 8 位被稱為 ah，而低 8 位被稱為 al。同樣的重疊關係也存在於 eax、ebx、ecx 和 edx 暫存器中：
32 位
16 位
8 位（高）
8 位（低）
eaxax
ahal
ebxbx
bhbl
ecxcx
chcl
edxdx
dhdl
其他通用暫存器只能用 32 位或 16 位名稱來訪問，如下表所示：
32 位
16 位
32 位
16 位
esisi
ebpbp
edidi
espsp
特殊用法
某些通用暫存器有特殊用法：
段暫存器
實位址模式中，16 位段暫存器表示的是預先分配的記憶體區域的基址，這個記憶體區域稱為段。保護模式中，段暫存器中存放的是段描述符表指標。一些段中存放程式指令（**），其他段存放變數（資料），還有乙個堆疊段存放的是區域性函式變數和函式引數。
指令指標
eflags 暫存器
eflags （或 flags）暫存器包含了獨立的二進位制位，用於控制 cpu 的操作，或是反映一些 cpu 操作的結果。有些指令可以測試和控制這些單獨的處理器標誌位。
設定標誌位時，該標識位 =1；清除（或重置）標識位時，該標誌位 =0。
控制標誌位
控制標誌位控制 cpu 的操作。例如，它們能使得 cpu 每執行一條指令後進入中斷；在偵測到算術運算溢位時中斷執行；進入虛擬 8086 模式，以及進入保護模式。
程式能夠通過設定 eflags 暫存器中的單獨位來控制 cpu 的操作，比如，方向標誌位和中斷標誌位。
狀態標誌位
狀態標誌位反映了 cpu 執行的算術和邏輯操作的結果。其中包括：溢位位、符號位、零標誌位、輔助進製標誌位、奇偶校驗位和進製標誌位。下述說明中，標誌位的縮寫緊跟在標誌位名稱之後：
在實現高階多**和通訊應用時，mmx 技術提高了 intel 處理器的效能。8 個 64 位 mmx 暫存器支援稱為 simd（單指令，多資料，single-instruction，multiple-data）的特殊指令。
顧名思義，mmx 指令對 mmx 暫存器中的資料值進行並行操作。雖然，它們看上去是獨立的暫存器，但是 mmx 暫存器名實際上是浮點單元中使用的同樣暫存器的別名。
x86 結構還包括了 8 個 128 位 xmm 暫存器，它們被用於 simd 流擴充套件指令集。
浮點單元
浮點單元（fpu, floating-point unit）執行高速浮點算術運算。之前為了這個目的，需要乙個獨立的協處理器晶元。從 intel486 處理器開始，fpu 已經整合到主處理器晶元上。
fpu 中有 8 個浮點資料暫存器，分別命名為 st（0），st（1），st（2），st（3），st（4）， st（5）， st （6）和 st（7）。其他控制暫存器和指標暫存器如下圖所示。
x86 處理器按照前面討論的基本操作模式來管理記憶體。保護模式是最可靠、最強大的，但是它對應用程式直接訪問系統硬體有著嚴格的限制。
在實位址模式中，只能定址 1mb 記憶體，位址從 00000h 到 fffffh。處理器一次只能執行乙個程式，但是可以暫時中斷程式來處理來自外圍裝置的請求（稱為中斷（interrupt））。
應用程式被允許訪問記憶體的任何位置，包括那些直接與系統硬體相關的位址。ms-dos 作業系統在實位址模式下執行，windows 95 和 98 能夠引導進入這種模式。
在保護模式中，處理器可以同時執行多個程式，它為每個程序（執行中的程式）分配總共 4gb 的記憶體。每個程式都分配有自己的保留記憶體區域，程式之間禁止意外訪問其他程式的**和資料。ms-windows 和 linux 執行在保護模式下。
在虛擬 8086 模式中，計算機執行在保護模式下，通過建立乙個帶有 1mb 位址空間的虛擬 8086 機器來模擬執行於實位址模式的 80x86 計算機。例如，在 windows nt 和 2000 下，當開啟乙個命令視窗時，就建立了乙個虛擬 8086 機器。同一時間可以執行多個這樣的視窗，並且視窗之間都是受到保護的。
在 windows nt，2000 和 xp 系統中，某些需要直接使用計算機硬體的 ms-dos 程式不能執行在虛擬 8086 模式下。
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