Intel的32位处理器(简称IA-32)体系结构中的保护模式是其独有的一套保护策略，也是各种商业化处理器中介绍极少的部分，其实现是设计兼容X86处理器的难点。本文来源于西北工业大学航空微电子中心某“十五”预研项目，作者参与完成了支持保护模式的龙腾C2微处理器的设计与验证工作。 本文首先详细分析了IA-32体系结构中的保护模式，确定了龙腾C2微处理器中保护模式的功能，结合龙腾C2处理器的设计给出了保护模式的设计方案，并在设计中予以实现，最后还对保护模式的验证策略和验证方案做了详细的设计，并且完成了保护模式的验证。 本论文的主要工作如下： 1．深入了解IA-32体系结构中保护模式的功能，包括三种工作模式、地址变换机制、任务管理机制和异常调试机制。确定了龙腾C2微处理器中要实现的保护模式的功能。 2．详细分析了486指令集中的保护模式类指令的微操作，通过分析之后确定了通过微指令的方式来实现保护模式类指令的功能，并得出可以在微指令级采用RISC结构的流水设计的结论。 3．结合保护模式的功能，参与了龙腾C2微处理器总体设计和流水线的划分工作，完成了流水线各级功能的划分，将保护模式的功能点分散在流水线的各级来实现，参与了微指令格式的设计工作。 4．根据流水线各级的功能和微指令的格式，将保护模式类指令转换为相应的微指令，并在转换过程中对一些指令实现的关键算法进行研究，完成了微程序的设计并通过优化微程序来实现保护模式的优化。 5．对保护模式的测试设计了详细的测试方案，完成了保护模式测试平台的搭建，确立了保护模式指令测试的程序设计规则及程序设计模版，对如何完成保护模式所有功能点的测试进行了研究。熟练掌握了DOS下保护模式的编程。 本文紧密结合课题，完成了支持保护模式的32位嵌入式微处理器的设计工作，该文的研究成果对进一步研究更高级的X86系列处理器提供了方法和思路。