【汇编语言】寄存器(CPU工作原理)(四)—— “段地址x16 + 偏移地址 = 物理地址”的本质含义以及段的概念和小结-LMLPHP

前言

文章主要内容:"段地址x16 + 偏移地址 = 物理地址"的本质含义以及段的概念

1. "段地址x16 + 偏移地址 = 物理地址"的本质含义

了解其本质含义有助于我们未来更加灵活地分析解决问题

更一般地说,8086CPU的这种寻址功能是“基础地址+偏移地址=物理地址”寻址模式的一种具体实现方案。8086CPU中,段地址x16可看作是基础地址。

下面,我们用两个与CPU无关的例子做进一步的比喻说明。

🎈第一个比喻说明“基础地址+偏移地址=物理地址”的思想:

比如说,学校、体育馆、图书馆同在一条笔直的单行路上(参考下图),学校位于路的起点(从路的起点到学校距离是0米)。

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你要去图书馆,问我那里的地址,我可以用两种方式告诉你图书馆的地址:

(1)从学校走 2826m 到图书馆。这 2826m可以认为是图书馆的物理地址。

(2)从学校走 2000m到体育馆,从体育馆再走826m 到图书馆。第一个距离 2000m,是相对于起点的基础地址,第二个距离826m是相对于基础地址的偏移地址(以基础地址为起点的地址)。

第(1)种方式是直接给出物理地址 2826m,而第(2)种方式是用基础地址和偏移地址相加来得到物理地址的。




🎈第二个比喻进一步说明“段地址x16+偏移地址=物理地址”的思想。

我们为上面的例子加一些限制条件,比如,只能通过纸条来互相通信,你问我图书馆的地址我只能将它写在纸上告诉你。显然,我必须有一张可以容纳4位数据的纸条,才能写下 2826 这个数据。

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可不巧的是,我没有能容纳4位数据的纸条,仅有两张可以容纳3位数据的纸条。这样我只能以下面这种方式告诉你 2826 这个数据。

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在第一张纸上写上 200(段地址),在第二张纸上写上826(偏移地址)。假设我们事前对这种情况又有过相关的约定:你得到这两张纸后,做这样的运算:200(段地址)x10+826(偏移地址)=2826(物理地址)。

2. 段的概念

“段地址”这个名称中包含着“段”的概念。这种说法可能对一些学习者产生了误导,使人误以为内存被划分成了一个一个的段,每一个段有一个段地址。如果我们在一开始形成了这种认识,将影响以后对汇编语言的深入理解和灵活应用。

其实,内存并没有分段,,由于8086CPU用“基础地址(段地址x16)+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址,使得我们可以用分段的方式来管理内存。如下图所示,我们可以认为:

  • 地址10000H~100FFH的内存单元组成一个段,该段的起始地址(基础地址)为10000H,段地址为1000H,大小为100H。()
  • 也可以认为地址10000H100FFH的内存单元组成两个段,它们的起始地址(基础地址)为:10000H和10080H,段地址为:1000H和1008H,大小都为80H。()

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以后,在编程时可以根据需要,将若干地址连续的内存单元看作一个段,用段地址x16定位段的起始地址(基础地址),用偏移地址定位段中的内存单元。

有两点需要注意

  1. 段地址x16必然是16的倍数,所以一个也一定是16的倍数
  2. 偏移地址为16位,16位地址的寻址能力为64KB,所以一个段的长度最大为64KB。(因为一个段是通过“基础地址(段地址x16)+偏移地址=物理地址”来寻找地址的,所以当一个段的起始地址由段地址确定后,大小也就是范围就会由偏移地址的寻址能力决定)

3. 内存单元地址小结

CPU访问内存单元时,必须向内存提供内存单元的物理地址。8086CPU在内部用段地址和偏移地址移位相加的方法形成最终的物理地址。

那么现在请你思考下面的两个问题:

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✍结论:

比如 CPU 要访问 21F60H 单元,则它给出的段地址 SA 和偏移地址 EA 满足 SAX16+EA=21F60H 即可。




✍结论:偏移地址16位,变化范围为0~FFFFH,仅用偏移地址来寻址最多可寻64K个内存单元。

比如:给定段地址1000H,用偏移地址寻址,CPU的寻址范围为:10000H~1FFFFH。




补充:

在8086PC机中,存储单元的地址用两个元素来描述,即段地址和偏移地址
“数据在 21F60H内存单元中。”这句话对于8086PC机一般不这样讲,取而代之的是两种类似的说法:

  1. 数据存在内存2000:1F60单元中

  2. 数据存在内存的2000H段中的1F60H单元中

这两种描述都表示“数据在内存21F60H单元中”

可以根据需要,将地址连续、起始地址为16的倍数的一组内存单元定义为一个段。

结语

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10-08 15:11