汇编语言8086CPU物理地址

物理地址

我们知道,CPU访问内存单元时,要给出内存单元的地址。所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间,每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址,我们将这个唯一的地址称为物理地址。
CPU通过地址总线送入存储器的,必须是一个内存单元的物理地址。在CPU向地址总线上发出物理地址之前,必须要在内部先形成这个物理地址。不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式。我们现在讨论8086CPU是如何在内部形成内存单元的物理地址的。

16位结构的CPU

我们说8086CPU的上一代CPU(8080, 8085)等是8位机,而8086是16位机,也可以说8086是16位结构的CPU。那么什么是16位结构的CPU呢?
概括地讲,16位结构(16位机、字长为16位等常见说法,与16位结构的含义相同)描述了一个CPU具有下面几方面的结构特性。

    运算器一次最多可以处理16位的数据;
    寄存器的最大宽度为16位;
    寄存器和运算器之间的通路为16位。

8086是16位结构的CPU,这也就是说,在8086内部,能够一次性处理、传输、暂时存储的信息的最大长度是16位的。内存单元的地址在送上地址总线之前,必须在CPU中处理、传输、暂时存放,对于16位CPU,能一次性处理、传输、暂时存储16位的地址。

8086CPU给出物理地址的方法

8086CPU有20位地址总线,可以传送20位地址,达到1MB寻址能力。8086CPU又是16位结构,在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位。从8086CPU的内部结构来看,如果将地址从内部简单地发出,那么它只能送出16位的地址,表现出的寻址能力只有64KB
8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址。
8086CPU相关部件的逻辑结构如图2.6所示。

511遇见

如图2.6所示,当8086CPU要读写内存时:
(1) CPU中的相关部件提供两个16位的地址,一个称为段地址,另一个称为偏移地址;
(2) 段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件:
(3) 地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址;
(4) 地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路;
(5) 输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线;
(6) 20位物理地址被地址总线传送到存储器。
地址加法器采用物理地址=段地址x16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。例如,8086CPU要访问地址为123C8H的内存单元,此时,地址加法器的工作过程如图2.7所示(图中数据皆为十一六进制表示)。

511遇见

由段地址x16引发的讨论

“段地址x16”有一个更为常用的说法是左移4位。计算机中的所有信息都是以二进制的形式存储的,段地址当然也不例外。机器只能处理二进制信息,“左移4位”中的位,指的是二进制位。我们看一个例子,一个数据为2H,二进制形式为10B,对其进行左移运算:

左移位数       二进制     十六进制        十进制
      0         10B        2H             2
      1        100B        4H             4
      2       1000B        8H             8
      3      10000B       10H            16
      4     100000B       20H            32

观察上面移位次数和各种形式数据的关系,我们可以发现:
(t)一个数据的二进制形式左移1位,相当于该数据乘以2;
(2)一个数据的二进制形式左移N位,相当于该数据乘以2的N次方;
(3)地址加法器如何完成段地址x16的运算?就是将以二进制形式存放的段地址左移4位。
进一步思考,我们可看出:一个数据的十六进制形式左移1位,相当于乘以16;一个数据的十进制形式左移1位,相当于乘以10;个X进制的数据左移1位,相当于乘以X


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