真實模式和保護模式都是CPU的工作模式，而CPU的工作模式是指CPU的定址方式、暫存器大小等用來反應CPU在該環境下如何工作的概念。

1.真實模式工作原理

真實模式出現於早期8088CPU時期。當時由於CPU的效能有限，一共只有20位地址線（所以地址空間只有1MB），以及8個16位的通用暫存器，以及4個16位的段暫存器。所以為了能夠通過這些16位的暫存器去構成20位的主存地址，必須採取一種特殊的方式。當某個指令想要訪問某個記憶體地址時，它通常需要用下面的這種格式來表示：

　　(段基址：段偏移量)

　 其中第一個欄位是段基址，它的值是由段暫存器提供的(一般來說，段暫存器有6種，分別為cs，ds，ss，es，fs，gs，這幾種段暫存器都有自己的特殊意義，這裡不做介紹)。

　 第二欄位是段內偏移量，代表你要訪問的這個記憶體地址距離這個段基址的偏移。它的值就是由通用暫存器來提供的，所以也是16位。那麼兩個16位的值如何組合成一個20位的地址呢？CPU採用的方式是把段暫存器所提供的段基址先向左移4位。這樣就變成了一個20位的值，然後再與段偏移量相加。

即：

　　實體地址 = 段基址<<4 + 段內偏移

　　所以假設段暫存器中的值是0xff00，段偏移量為0x0110。則這個地址對應的真實實體地址是 0xff00<<4 + 0x0110 = 0xff110。

由上面的介紹可見，真實模式的"實"更多地體現在其地址是真實的實體地址。

2.保護模式工作原理

隨著CPU的發展，CPU的地址線的個數也從原來的20根變為現在的32根，所以可以訪問的記憶體空間也從1MB變為現在4GB，暫存器的位數也變為32位。所以真實模式下的記憶體地址計算方式就已經不再適合了。所以就引入了現在的保護模式，實現更大空間的，更靈活的記憶體訪問。

在保護模式下，CPU的32條地址線全部有效，可定址高達4G位元組的實體地址空間; 擴充的儲存器分段管理機制和可選的儲存器分頁管理機制，不僅為儲存器共享和保護提供了硬體支援，而且為實現虛擬儲存器提供了硬體支援; 支援多工，能夠快速地進行任務切換(switch)和保護任務環境(context); 4個特權級和完善的特權檢查機制，既能實現資源共享又能保證程式碼和資料的安全和保密及任務的隔離; 支援虛擬8086方式，便於執行8086程式。