我知道对于像 286 这样的老机器，从启动驱动器的第一个扇区加载到内存中的 0000:7C00 的前 512 个字节都是在 16 位实模式下运行的，但是现代 64 位架构又如何呢？
编辑：我猜想这个问题是错误的。引导加载程序的编写者决定使用哪种模式的汇编指令，对吗？硬件只是按照指令执行。那么我的问题应该是，Windows 7、Mac OS X（最新版本）和 64 位计算机上的 GRUB 等主要操作系统引导加载程序使用什么模式？
答案1
所有当前 x86 兼容计算机（这也包括 x64 架构，包括 Intel 和 AMD，但不包括 Itanium）都执行引导扇区代码x86实模式，与 20 多年前的原始 IBM PC 完全一样。它不是内核模式，而是原始的分段模式，没有内存保护、多任务或代码特权级别。
如果你有软盘驱动器，请将 MS-DOS（或自由DOS)，然后插入今天的计算机，它将开始启动。
引导代码的任务是切换到保护模式、设置内存保护等。所以你的猜测部分正确。引导加载程序以 x86 实模式开始执行，然后切换到保护模式，加载并开始在“内核”(ring 0) 模式下实际执行 OS 内核。
欲了解更多信息，您可以访问维基百科文章Windows NT 启动过程，其中有关于此主题的相当多的细节。
答案2
那么现代 64 位架构又如何呢？
这取决于具有现代 64 位架构的现代 64 位机器上的固件。 haimg的答案对于 x86 世界来说是五到六年前的情况，但对于今天的 x86 世界来说已经过时了。
旧 PC/AT 固件
其中一些现代 64 位机器具有旧式 PC/AT 固件。如其他答案所述，它们从磁盘的扇区 #0 加载并运行引导程序，其方式与 PC/AT 几乎相同。 这是旧的 PC/AT 引导过程。
新的 EFI 固件
其他现代 64 位机器有新的 EFI 固件。它们不会从磁盘的扇区 #0 加载引导程序根本。它们由 EFI Boot Manager 引导，加载并运行EFI 引导加载程序应用程序.此类程序以保护模式运行。 这就是 EFI 引导过程。
EFI 固件通常在退出处理器重置后几条指令内切换到保护模式。切换到保护模式是在 EFI 固件初始化的所谓“SEC 阶段”早期完成的。从技术上讲，32 位及更高版本的 x86 处理器甚至不会以真正的实模式启动，而是以俗称的虚幻模式（寄存器的初始段描述符CS没有描述传统的实模式映射，这就是让它变得“不真实”的原因。）
因此，可以说这些 EFI 系统永远不会进入实模式恰当的当原生引导至 EFI 引导加载程序时（即当它们不使用兼容性支持模块)，因为它们直接从虚幻模式切换到保护模式，并从此一直处于保护模式。
答案3
据我所知，启动代码总是在内核模式下运行。
首先，任何东西都不可能决定使用哪种模式，因为它是从引导扇区运行的，因为它是固件要执行的第一条指令。代码在开始运行之前无法设置哪些指令可用。因此，根据设计，引导扇区上代码可用的汇编集由体系结构预先确定。
如果为此选择了任何低特权模式，那么就不可能使用来自高特权模式的指令，这几乎迫使引导代码以可用的最高特权模式运行。
答案4
Intel 手册第 3 卷系统编程指南 325384-053US 2015 年 1 月：
2.2 操作模式
上电或复位后，处理器进入实地址模式。
只是为了好玩，手册里有一张漂亮的图表：
GRUB 以保护模式启动多重引导操作系统。多重引导规范 0.6.96 机器状态：
必须设置‘CR0’位 0 (PE)。
不确定 GRUB 和 x86_64。