x86 CPU 在運作時根據其對記憶體的定址的模式，主要區分為真實模式 (real mode) 與保護模式 (protected mode)。在真實模式下，CPU 只有 1MB 的記憶體定址空間，而且對於所有的記憶體位址 (這 1MB 的空間)、I/O 位址，以及周邊設備的存取完全不設限。也因此在真實模式下，電腦並沒有多功的能力。在 Intel 80186 及其以前的 CPU 都只有一種運作模式，也就是真實模式。在 80286 之後，增加了保護模式以擴充記憶體的定址能力，而真實模式就是為了保有軟硬體向下相容的目的而存在。
在保護模式下，CPU 提供記憶體位址保護的功能，所以擁有虛擬記憶體管理與多工作業的能力。可以讓作業系統同時執行多個程式，甚至是同時運行多個作業系統 (虛擬化技術)。
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