Защищенная плоская модель аналогична плоской модели, за исключением того, что границы сегментов устанавливаются равными таким диапазонам адресов, которым соответствует фактически существующая оперативная память. Общее исключение защиты генерируется при любой попытке доступа к несуществующей памяти. Эта модель может использоваться в системах, где запрещен механизм подкачки страниц, поскольку она обеспечивает минимальный уровень аппаратной защиты от некоторых типов программных ошибок. В этой модели аппаратное обеспечение сегментации предотвращает обращение программ к несуществующим адресам памяти. Последствия в случае разрешенного доступа к таким адресам памяти зависят от аппаратного обеспечения. Пример защищенной плоской модели показан на Рисунке.

Здесь дескрипторы сегментов устанавливаются таким образом, чтобы отражать только физически существующие диапазоны памяти. Сегмент кода и сегмент данных размещаются в физической памяти типа EPROM (ППЗУ) и DRAM (оперативная память). Граница кодового сегмента может быть опционально установлена таким образом, чтобы был разрешен доступ к области DRAM. Граница сегмента данных должна быть установлена равной сумме размеров EPROM и DRAM. При использовании ввода/вывода, управляемого памятью, допустима адресация сегмента данных за концом области оперативной памяти.