64位legacy BIOS工作在什么模式？
64位 legacy BIOS 指的是在那些仍然支持传统 BIOS 接口的 64 位计算机上的一种工作模式。需要明确一点，我们通常谈论的“BIOS”本身，无论是 32 位还是 64 位，它在执行时，其 CPU 的运行模式是 实模式（Real Mode）。这个概念有些绕，咱们一步一步捋清楚。
首先，得区分两个概念：
1. BIOS 的设计本身：BIOS 是固件，存储在主板上的一个芯片里。它提供了一套基础的输入/输出服务，并在计算机启动时负责硬件初始化和加载操作系统。
2. CPU 在执行 BIOS 代码时的运行模式：CPU 在执行任何代码时，都必须处于某种特定的“模式”下。
传统 BIOS（Legacy BIOS）与 CPU 运行模式
当我们说“64 位 legacy BIOS”时，这里面隐藏了一个重要的前提：即使 CPU 本身是 64 位（能够支持 IA32 或 x8664 指令集），但传统 BIOS 在其执行期间，是工作在 CPU 的实模式下的。
为什么是实模式？
历史原因与兼容性：IBM PC 最初使用的是 8086/8088 处理器，它只能工作在实模式。随后的 Intel 处理器（如 286, 386, 486, Pentium 等）虽然引入了保护模式（Protected Mode）和长模式（Long Mode），但为了保持对早期软件的兼容性，它们在启动时都会进入实模式。BIOS 作为最先运行的代码，必须兼容这些早期模式。
硬件直接访问：实模式的特点是直接操作物理内存地址，段地址和偏移量可以直接组合成一个物理地址。BIOS 需要直接控制硬件设备，比如显卡、硬盘、键盘等，这种直接硬件访问在实模式下是最简单、最直接的。不需要操作系统提供的内存管理和特权级保护。
1MB 地址空间限制：在实模式下，CPU 只能访问前 1MB 的内存（64KB 的段 × 16 个段寄存器 = 1MB）。BIOS 的代码和数据通常就位于这个地址范围内的某个固定位置（通常是 `0x00000000` 到 `0x000FFFFF`，其中一部分被 BIOS rom 占用）。
64 位 CPU 上的实模式执行
那么，一个“64 位 legacy BIOS”意味着什么？这指的是：
CPU 硬件本身是支持 64 位的。也就是说，它拥有 64 位的寄存器、64 位的地址总线能力，并且能够执行 IA32 (x86) 和 x8664 指令集。
但 BIOS 固件本身，在初始启动阶段，是以实模式的 16 位模式去执行的。虽然 CPU 本身是 64 位的，但为了与传统的 BIOS 启动过程保持一致，它会先切换到实模式，并以 16 位指令执行 BIOS 代码。
详细展开
当你按下电源按钮时，发生的事情大致是这样的：
1. CPU 初始化：CPU 被重置，其内部状态被设置为一个已知的初始值。在这个初始状态下，CPU 处于 实模式。
2. CPU 跳转到固定地址：CPU 被配置为从内存中的一个预定义地址开始执行指令。对于 PC 架构，这个地址通常指向 BIOS ROM 的起始位置（例如 `FFFFF000h` 附近的某个地址）。
3. BIOS ROM 中的启动代码执行：BIOS ROM 中的代码开始执行。这些代码通常是用 16 位 x86 汇编语言 编写的，因为它们需要运行在实模式下。BIOS 的任务包括：
POST (PowerOn SelfTest)：检查关键硬件组件是否正常工作，如 CPU、内存、显卡等。
硬件初始化：设置和配置各种硬件设备（如磁盘控制器、USB 控制器、内存控制器等），使其能够被操作系统使用。
查找启动设备：根据用户设定的启动顺序（通常在 BIOS 设置菜单中配置），搜索硬盘、光驱、U盘等可引导设备。
加载引导加载程序 (Bootloader)：一旦找到可启动设备，BIOS 会从该设备的引导扇区（通常是第一个扇区，称为 MBR Master Boot Record）读取一段代码，并将其加载到内存中，然后将 CPU 的控制权交给这段引导加载程序。
关键点：64 位 CPU 的能力并没有在最初的 BIOS 执行阶段完全发挥
尽管 CPU 是 64 位的，但在传统的 legacy BIOS 启动流程中，CPU 不会 在执行 BIOS 代码时直接切换到长模式（Long Mode，即 64 位模式）。它会保持在 实模式。引导加载程序（例如 Windows 的 bootmgr 或 Linux 的 GRUB）才是负责将 CPU 从实模式切换到保护模式，最终切换到长模式，以充分利用 64 位 CPU 的能力来加载和运行 64 位操作系统。
总结一下
当提到“64 位 legacy BIOS”时：
BIOS 本身的代码 是为传统 BIOS 接口设计的。
CPU 在执行 legacy BIOS 代码时的工作模式是实模式 (Real Mode)。虽然 CPU 本身是 64 位的，并且理论上能执行 64 位指令，但在这个阶段，它仍然是按照实模式的规则（16 位寻址、1MB 地址空间限制等）来执行 BIOS 代码的。
后续的启动过程（由引导加载程序接管）才会将 CPU 从实模式切换到保护模式，最终切换到 64 位的长模式。
所以，更准确地说，64 位 legacy BIOS 是指在 64 位硬件平台上，使用 传统的 BIOS 接口和启动流程，而这个 BIOS 固件本身是以 CPU 的实模式 来执行的。它并没有直接利用 CPU 的 64 位特性，而是为早期操作系统和启动机制提供兼容性。
首先，得区分两个概念：
1. BIOS 的设计本身：BIOS 是固件，存储在主板上的一个芯片里。它提供了一套基础的输入/输出服务，并在计算机启动时负责硬件初始化和加载操作系统。
2. CPU 在执行 BIOS 代码时的运行模式：CPU 在执行任何代码时，都必须处于某种特定的“模式”下。
传统 BIOS（Legacy BIOS）与 CPU 运行模式
当我们说“64 位 legacy BIOS”时，这里面隐藏了一个重要的前提：即使 CPU 本身是 64 位（能够支持 IA32 或 x8664 指令集），但传统 BIOS 在其执行期间，是工作在 CPU 的实模式下的。
为什么是实模式？
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硬件直接访问：实模式的特点是直接操作物理内存地址，段地址和偏移量可以直接组合成一个物理地址。BIOS 需要直接控制硬件设备，比如显卡、硬盘、键盘等，这种直接硬件访问在实模式下是最简单、最直接的。不需要操作系统提供的内存管理和特权级保护。
1MB 地址空间限制：在实模式下，CPU 只能访问前 1MB 的内存（64KB 的段 × 16 个段寄存器 = 1MB）。BIOS 的代码和数据通常就位于这个地址范围内的某个固定位置（通常是 `0x00000000` 到 `0x000FFFFF`，其中一部分被 BIOS rom 占用）。
64 位 CPU 上的实模式执行
那么，一个“64 位 legacy BIOS”意味着什么？这指的是：
CPU 硬件本身是支持 64 位的。也就是说，它拥有 64 位的寄存器、64 位的地址总线能力，并且能够执行 IA32 (x86) 和 x8664 指令集。
但 BIOS 固件本身，在初始启动阶段，是以实模式的 16 位模式去执行的。虽然 CPU 本身是 64 位的，但为了与传统的 BIOS 启动过程保持一致，它会先切换到实模式，并以 16 位指令执行 BIOS 代码。
详细展开
当你按下电源按钮时，发生的事情大致是这样的：
1. CPU 初始化：CPU 被重置，其内部状态被设置为一个已知的初始值。在这个初始状态下，CPU 处于 实模式。
2. CPU 跳转到固定地址：CPU 被配置为从内存中的一个预定义地址开始执行指令。对于 PC 架构，这个地址通常指向 BIOS ROM 的起始位置（例如 `FFFFF000h` 附近的某个地址）。
3. BIOS ROM 中的启动代码执行：BIOS ROM 中的代码开始执行。这些代码通常是用 16 位 x86 汇编语言 编写的，因为它们需要运行在实模式下。BIOS 的任务包括：
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关键点：64 位 CPU 的能力并没有在最初的 BIOS 执行阶段完全发挥
尽管 CPU 是 64 位的，但在传统的 legacy BIOS 启动流程中，CPU 不会 在执行 BIOS 代码时直接切换到长模式（Long Mode，即 64 位模式）。它会保持在 实模式。引导加载程序（例如 Windows 的 bootmgr 或 Linux 的 GRUB）才是负责将 CPU 从实模式切换到保护模式，最终切换到长模式，以充分利用 64 位 CPU 的能力来加载和运行 64 位操作系统。
总结一下
当提到“64 位 legacy BIOS”时：
BIOS 本身的代码 是为传统 BIOS 接口设计的。
CPU 在执行 legacy BIOS 代码时的工作模式是实模式 (Real Mode)。虽然 CPU 本身是 64 位的，并且理论上能执行 64 位指令，但在这个阶段，它仍然是按照实模式的规则（16 位寻址、1MB 地址空间限制等）来执行 BIOS 代码的。
后续的启动过程（由引导加载程序接管）才会将 CPU 从实模式切换到保护模式，最终切换到 64 位的长模式。
所以，更准确地说，64 位 legacy BIOS 是指在 64 位硬件平台上，使用 传统的 BIOS 接口和启动流程，而这个 BIOS 固件本身是以 CPU 的实模式 来执行的。它并没有直接利用 CPU 的 64 位特性，而是为早期操作系统和启动机制提供兼容性。
网友意见
上图：
不知道你说的legacy BIOS指的是啥。
或者，英文的：
通常来说，传统的BIOS对于用户层面来说是工作在16位实模式下的。有些BIOS会通过一些特殊的手段在执行BIOS中断时切换至保护模式，执行完成以后再切回去，但对于实模式下的用户代码来说，这个过程是不可见的。
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