我来抛砖引玉。Intel 8088 芯片具有 20 位地址总线，2^20 寻址能力达到 1MB。也就是说，8088 最大的寻址能力是 FFFF:FFFF，计算一下：FFFF0 + FFFF = 10FFEF 这实际已经越界了... 所以，8088 芯片有一个特性叫 Memory Wraparound，大概意思就是“模 1MB”，例如访问 0x10FFEF 实际上访问的是 0x00FFEF。这种技术融合为寻找的一部分。之后，IBM PC-AT 架构开始采用 Intel 80286 芯片，翻翻资料就会发现：现在的32位 GDT 数据结构都有兼容 80286 的影子 —— 那可恶的位计算 / 拼接啊... 80286 GDT 的 BASE 是 24 位，2^24 寻址能力达到 16MB。好的，问题来了，如何向下兼容？ —— 原先按照20位地址线并且使用 Memory Wraparound 功能的程序会寻址出错。IBM 给出的解决方案 (注意是 IBM) 是 A20 地址线，就像一个小开关，当运行使用 Memory Wraparound 特性的程序时，需要将 A20 Disable；当运行 80286 程序时，就将 A20 Enable (高电平)，此时就可以使用全部的 24根地址线访问内存了。因为那时 Intel 8042 键盘控制器芯片 (键盘端的芯片叫8048、PC 端的芯片叫8042，键盘端8048检测到矩阵状态变化时产生扫描码2，传输到PC端后8042又会转码成扫描码1，这是键盘原理) 还有多余的针脚，就用了一个针当这个“与门开关”。在系统启动的时候，A20 地址线是低电平，所以，32位操作系统必须打开它。我所知道的打开方式大于3种：(1) 操作 i8042 The output port of the keyboard controller has a number of functions. Bit 0 is used to reset the CPU (go to real mode) - a reset happens when bit 0 is 0. Bit 1 is used to control A20 - it is enabled when bit 1 is 1, disabled when bit 1 is 0. (2) 操作 System Control Port A，这种最常见。 MCA, EISA and other systems can also control A20 via port 0x92. Bits 0,1,3,6,7 seem to have the same meaning everywhere this port is implemented. Bit 0 (w): writing 1 to this bit causes a fast reset (used to switch back to real mode; for MCA this took 13.4 ms). Bit 1 (rw): 0: disable A20, 1: enable A20. Bit 3 (rw?): 0/1: power-on password bytes (stored in CMOS bytes 0x38-0x3f or 0x36-0x3f) accessible/inaccessible. This bit can be written to only when it is 0. Bits 6-7 (rw): 00: hard disk activity LED off, 01,10,11: hard disk activity LED on. Bits 2,4,5 are unused or have varying meanings. (On MCA bit 4 (r): 1: watchdog timeout occurred.)(3) BIOS INT 0x15 AX : 240? 这个在 CMU 计算机系台柱 Ralf Brown 泰斗的 Interrupt List 里有详细的介绍 —— “INT 15 2400 - SYSTEM - later PS/2s - DISABLE A20 GATE”(4) AMI BIOS (不通用) Bit 7 = 1: Weitek math coprocessor present Bit 6 = 1: Floppy drive seek at boot disabled Bit 5 = 1: System boot sequence A:,C: (otherwise C:,A:) Bit 4 = 1: System boot CPU speed high Bit 3 = 1: External cache enabled Bit 2 = 1: Internal cache enabled Bit 1 = 1: Fast gate A20 operation enabled Bit 0 = 1: Turbo switch function enabled题外话，关于 A20 的设计有一种非常罕见的情况会导致系统崩溃，这是由 Kai Germaschewski 发现的。他的 reports 我就不在这个帖子里发了。查了下 Award BIOS 6.00 的源代码，最后好像是 A20_OFF 了...;[]==========================================================[];; A20_OFF:;; Turn off gate A20.;;ENTRY: NONE;EXIT: Z JZ (Z=1) if success, JNZ (Z=0) if failed;;DESTROYS: AX;;[]==========================================================[]至于 BIOS 执行之前的状态，强烈建议 Raymond 老师上硬件调试器...我有一个折中的实验方案，就是用 Bochs，在 BIOS 执行之前修改 BIOS 代码 (应该可改写)：00000000000i[ ] set SIGINT handler to bx_debug_ctrlc_handlerNext at t=0(0) context not implemented because BX_HAVE_HASH_MAP=0[0xfffffff0] f000:fff0 (unk. ctxt): jmp far f000:e05b ; ea5be000f0 /* 跳转到 BIOS */就是把 f000:505b 里面的值改成 in al, 92h 指令，再看看 al 的值。最后，附上 windows 开启 A20 地址线的代码：;VOID;EnableA20(; VOID; );;Routine Description:;; Enables the A20 line for any machine. If the MachineType global variable; is set to MCA, then it will call the EnableMcaA20 routine. If not, it; will execute the ISA code for enabling the A20 line.;;Arguments:;; None;;Return Value:;; None.;; The A20 line is enabled.;;-- public _EnableA20
_EnableA20 proc near
extrn _MachineType:dword
test dword ptr _MachineType,MACHINE_TYPE_MCA jz EA0
;; This is an MCA machine, so we use the special MCA routine; call _EnableMcaA20 ret
EA0: mov ah,0dfh ; (AH) = Code for enable call empty_8042 ; ensure 8042 input buffer empty jnz EA2 ; 8042 error return
; Enable or disable the A20 line
mov al,0d1h ; 8042 cmd to write output port out STATUS_PORT,al ; send cmd to 8042 call empty_8042 ; wait for 8042 to accept cmd jnz EA2 ; 8042 error return mov al,ah ; 8042 port data out PORT_A,al ; output port data to 8042 call empty_8042
; We must wait for the a20 line to settle down, which (on an AT); may not happen until up to 20 usec after the 8042 has accepted; the command. We make use of the fact that the 8042 will not; accept another command until it is finished with the last one.; The 0FFh command does a NULL 'Pulse Output Port'. Total execution; time is on the order of 30 usec, easily satisfying the IBM 8042; settling requirement. (Thanks, CW!)
mov al,0FFh ;* Pulse Output Port (pulse no lines) out STATUS_PORT,al ;* send cmd to 8042 call empty_8042 ;* wait for 8042 to accept cmd
EA2: ret
_EnableA20 endp
1. 楼主的代码没有 0xAA55 的话，Bochs 是不能运行的 (认为没有可启动的扇区)。2. 楼主的问题是 "CPU 执行第一条指令时(BIOS里的第一条指令)" A20 的状态，用启动扇区做实验肯定不行...3. Bochs 的 BIOS 的确是打开了 A20：info cpurax: 0x00000000:0000aa02 rcx: 0x00000000:00000000rdx: 0x00000000:00000000 rbx: 0x00000000:00000000rsp: 0x00000000:0000ffd6 rbp: 0x00000000:00000000这点在 OS-Dev 上有讨论：http://forum.osdev.org/viewtopic.php?f=1&t=16642&start=0Normally A20 IS enabled in bochs. Because bochs runs a lot faster if it doesn't have to check the A20 enabled bit on every single simulated memory access. 所以，这个问题我觉得和 BIOS 的实现标准相关，Bochs 的那个 BIOS 应该不准确。4. 硬件调试器啊硬件调试器... T_T 眼泪哗哗的...
今天比较忙，使用ITP匆忙看了一下。
（一）CPU复位后，0x92端口的值是0
[[P0] RESET break at 0xf000:000000000000fff0 ][ RESET break at 0xf000:0000000000000000 ]
[P1]>port(0x92)00
这与ICH（南桥）手册上所描述的默认值是一致的。
（二）在BIOS阶段，（至少是对于试验中的这个BIOS）确实曾经将0x92端口写为2
（三）在进入操作系统（Windows）后，向0x92写0或者写2都能写成功（可以读回所写的值），系统仍然正常运行，没有察觉到影响。
（四）仔细读了下IA-32手册卷三A（Vol3A）的有关内容，起切换作用的关键是A20M管脚，它是低电平有效的，当这个管脚为低时，CPU会屏蔽A20地址线，也就是始终认为A20这个地址线的值是0：
A20M# pin — On an IA-32 processor, the A20M# pin is typically provided for compatibility with the Intel 286 processor. Asserting this pin causes bit 20 of the physical address to be masked (forced to zero) for all external bus memory accesses. Processors supporting Hyper-Threading Technology provide one A20M# pin, which affects the operation of both logical processors within the
physical processor.
但是，我觉得上面这段话是有条件的，这个条件就是CPU工作在实模式下。也就是说，只有当CPU处于实模式时，才会应用这个逻辑。
使用ITP的读取管脚信号命令观察A20M管脚的值，始终是1（高点平），不管端口0x92的值是多少。
[P1]>[p0]pins A20M#=1 ...
这一点令人困惑，不确认是否是工具存在问题。
（五）查阅ICH手册，南桥会输出一个A20M信号，通常的系统（主板）便是将这个信号送给CPU。因此南桥的这个信号输出什么值便很关键。但是在多个版本的ICH手册中，关于这个信号逻辑的描述居然都自相矛盾。可以肯定的是它的值是由下面二者决定的：
1）端口0x92的bit 1
2）ICH的A20Gate输入，这个输入的来源通常便是王宇提到的键盘控制器（历史上曾经是8042）。
一种说法是上面两个值都是0，那么A20M才会Active（low），另一种说法是上面两者设置一个就有效。
虽然还没有完全一清二楚，但是楼主的问题还是比较清楚的：
（1）CPU刚刚复位后（immediate after reset）A20M#是高电平的，Mask逻辑无效，因此A20这个地址位是有效的，或者可以粗略的说A20地址线是开启的。
（2）这个逻辑只影响第21位（A20）这一位地址是一定的。