第2章实模式下的存储器组织与寻址方式讲解.ppt

第2章 实模式下的存储器组织与寻址方式 前面提到，数据可存储在寄存器、内存单元，I/O端口。现在需考虑的问题是：在编程时如何访问这些数据？ （1）若在寄存器中，可直接用寄存器名来访问寄存器中的数据。 （2）若在内存单元或I/O端口，则需按地址访问。 2.1实模式下的存储器组织 2.1.1 存储单元的地址和内容 2.1.2 存储器的分段组织 2.2寻址方式 2.2.1 数据寻址方式 2.2.2 程序存储器寻址方式 2.1.1存储单元的地址和内容 存储单元地址 ：8086系统中，为了标识和存取每一个存储单元，给每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址。 存储单元的内容 ：一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。 8086系统中一个存储单元可存放一个字节数据。 从图可看到,地址为34560H的存储单元中的内容是34H; 而地址为34561H的字节存储单元中的内容是12H。 2.1.2存储器的地址分段 8086CPU的地址线是20位的，存储器的物理地址是20位，而8086CPU中的寄存器都是16位的。那么如何用16位寄存器来表达20位物理地址信息？ 思考题：为什么8086CPU的地址线设计为20位（或内存单元的物理地址为什么设计成20位？）？如果设计成16位（和寄存器的宽度一样），内存访问的地址表达就简单了。请问设计者这样设计的优点是？ 可以扩大CPU的访存空间。 220=1024KB, 216=64KB 问题解决方法1 将存储器分成若干段，对某一单元的地址用段首地址和相对于段首地址的偏移量综合表示。 这种方法类似于电影院里对座位的编号。这种分段表示可有效缩减地址的长度。 这样 上图中第一个标注单元的地址为： 段地址为：00000000000000000000 偏移量（或偏移地址）为： 01 它的物理地址为： 段地址+偏移量 即：000000000000000000001 这样 上图中第二个标注单元的地址为： 段地址为：00001111111111110000 偏移量（或偏移地址）为： 10 它的物理地址为： 段地址+偏移量 即：00001111111111110010 按这样的方法有以下两个问题困惑着我们，值得进一步思考？ （1）偏移量如果过大，16位寄存器表示不了怎么办？ （2）段首地址（或段地址）为20位，如何用16位寄存器来表示？ 对于问题1，如果将一段的长度限制在64K以内，则偏移量的位数不超过16位，这样就可以用16位寄存器表达。 （16位寄存器能表示的最大偏移量为： 1111111111111111（16个1）， 即为216-1=64K-1,再加上段首的一个单元，共64K. 对于问题2，分段时，如果只将单元地址的最后四位为0的地址作为段首地址，用16位寄存器存放它的前16位，在进行地址运算时再将16位段地址末尾补4个0。 这样，20位物理地址的计算方法表示如下： 小结： （1）在1M字节的存储器里,每一个单元都有一个唯一的20位地址,称为该单元的物理地址。CPU访问存储器时，必须先确定要访问的存储单元的物理地址才能取得（或存入）该单元的内容。 （2）根据要求可把1M字节地址空间划成若干逻辑段。每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地址（简称段首址）必须是16的倍数（即末尾4位是0）；二是逻辑段的最大长度为64K。 （3）20位物理地址由16位段地址和16位偏移地址组成。 段地址是每一段的起始地址，其低4位一定是0，这样就可以规定段地址只取段起始地址的高16位来表示。 偏移地址是指在段内相对于段起始地址的偏移值。 这样，物理地址 的计算方法表示如下： （4）一个汇编语言源程序，一般由两部分组成： 代码段+ 数据段，有时还包括堆栈段、附加段。 除非专门指定，在一般情况下，各段在存储器中的分配（或段地址）由操作系统负责，用户程序中只涉及偏移量。 例：MOV AX, [2000H] 表示把DS+2000H地址所指向的单元的数传送给AX寄存器。 （5）每段的最大长度为64K,但各段的实际大小操作系统会根据实际需要来分配。不一定要占有64K最大空间。 （6）CPU在物理地址的形成过程中，会按有一定规则去选择段寄存器，除非在程序中特别说明。 （7）该存储管理方式允许程序在存储器内重定位（一个程序不加修改在另外一个存储区仍可以运行），因为程序内只涉及依偏移地址，不同存储区只需修改段寄存器即可。这方便了操作系统对存储器的管理。 2.2寻址方式 2.2.1 数据寻址方式（操作数寻址） 2.2.2 程序寻址方式（指令寻址） 2.2.1数据寻址方式 计算机中指令由