Процессоры могут работать в различных режимах, определяющих возможности адресации памяти и защиты.
Режим работы процессора задается операционной системой с учетом режима работы приложений (задач). У процессоров с 64-битным расширением появляются новые режимы, среди которых есть и режимы, обеспечивающие совместимость с 32-разрядными операционными системами и приложениями. Новые режимы используются только в 64-битных ОС, а полностью их преимущества доступны только 64-битным приложениям.
Режим реальной адресации (real address mode), или просто реальный режим
(real mode), полностью совместим с 8086. В этом режиме возможна адресация до
1 Мбайт физической памяти (на самом деле, как и у 80286, почти на 64 Кбайт
больше).
В реальном режиме при вычислении линейного адреса, по которому процессор собирается читать содержимое памяти или писать в неё, сегментная часть адреса умножается на 16 (или, что то же самое, сдвигается влево на 4 бита) и суммируется со смещением (если процессору передаётся не полный адрес из двух 16-битных значений — сегмента и смещения, — а только 16-битное смещение, то сегмент берётся из одного из сегментных регистров). Таким образом, адреса 0400h:0001h и 0000h:4001h ссылаются на один и тот же физический адрес, так как 400h×16+1 = 0×16+4001h.
Такой способ вычисления физического адреса позволяет адресовать 1 Мб + 64 Кб − 16 байт памяти (диапазон адресов 0000h…10FFEFh). Однако в процессорах 8086/8088 всего 20 адресных линий, поэтому реально доступен только 1 мегабайт (диапазон адресов 0000h…FFFFFh), а при адресации выше (в диапазоне 100000h…10FFEFh) происходит «заворот» — старший единичный бит адреса игнорируется и доступ идёт к 64 килобайтам в начальных адресах (0000h…FFEFh).
После подачи сигнала сброса или включения питания процессор начинает работу в реальном режиме;в этом режиме начинается исполнение BIOS IBM PC-совместимого компьютера. В реальном режиме может быть выполнена инициализация части аппаратуры (например, контроллер ОЗУ чипсета), которая необходима для работы программ после переключения в защищённый режим.