存储器知识点小结知识讲解

CPU工作的实质即为不断从内存中取指令并执行指令的过程。

一、8086CPU构成

CPU的工作：取指令和执行指令

1．CPU内部两大功能部件：总线接口部件BIU和执行部件EU（2部件并行工作提高了CPU的工作效率）

重点：理解2个独立功能部件的分工和协同配合关系。

理解BIU内地址加法器的作用，理解指令队列的作用。

2．掌握CPU内部寄存器的作用

包括：通用寄存器AX，BX，CX，DX，BP，SP，SI，DI

段寄存器CS，DS，SS，ES

指令指针寄存器IP

标志寄存器FLAG

二、存储器的基础知识

1．物理地址

8086的存储器是以字节(即每个单元存放8位二进制数）为单位组织的。8086CPU具有20条地址总线，所以可访问的存储器地址空间容量为220即１Ｍ字节（表示为1MB）。每个单元对应一个唯一的20位地址，对于1MB存储器，其地址范围用16进制表示为00000H～0FFFFFH，如图1所示。

地址低端

地址高端

图1 1MB存储器地址表示

物理地址：存储器的每个单元都有一个唯一的20位地址，将其称为物理地址。

2．字节地址与字地址

存储器内两个连续的字节，定义为一个字，一个字中的每个字节，都有一个字节地址，每个字的低字节（低8位）存放在低地址中，高字节（高8位）存放在高地址中。字的地址指低字节的地址。各位的编号方法是最低位为位0，一个字节中，最高位编号为位7；一个字中最高位的编号为位15。

字数据在存储器中存放的格式如图2所示。

地址低端

地址高端

图2 字数据在存储器中的存放

3．单元地址与内容

内容

单元地址

图3

如图3，地址是00100H 的字节单元的内容为27H，表示为（00100H）= 27H。

图3中字数据3427H存放在地址是00100H和00101H的两个字节单元中，其中低字节27H在低地址的字节单元00100H中，高字节34H在高地址的字节单元00101H中，字数据3427H的地址是低地址00100H。地址是00100H的字单元的内容为3427H，表示为（00100H）= 3427H

可见一个地址既可作字节单元的地址，又可作字单元的地址，视使用情况而定。

总结：

字节单元：（00100H）=27H

字单元：（00100H）=3427H

设寄存器DS=0000H，

用MOV指令访问字节单元：MOV AL，[0100H]

用MOV指令访问字单元：MOV AX，[0100H]

三、存储器的分段

1．为什么要分段

8086CPU有20位地址总线，可寻址的最大内存空间达1M字节，地址范围为00000H-0FFFFFH。内存中每个字节单元有唯一的20位物理地址，CPU存取内存中的程序和数据必须使用20位物理地址。

问题：8086 CPU访问1MB空间的内存必须有20位地址，而其内部的寄存器均为16位的，那么在传输地址时一次只能传输16位地址，即只能访问64K字节地址空间。

8086 CPU应如何提供20位地址，以寻址1MB内存？

2．如何分段

为了使8086 CPU能访问到1MB内存空间中任何一个单元，8086巧妙地采用了地址分段方法（即将1MB空间分成若干个逻辑段），从而将寻址范围扩大到了1MB。

分段的规则：

（1）为了能在1MB空间内进行全范围寻址，即可访问到1MB存储器的任何一个存储单元，把lMB存储器分成若干段(segment)，每一段最大为64KB。

（2）在分段时，要求段起始单元的20位物理地址的低4位全为0（即是16的整数倍），写成十六进制，最后一位应是0，即XXXX0H（X为任一个十六进制数码）。

图4 分段示意图

分析：既然段起始地址的低4位为零，则只需将段起始地址的高16位保存到CPU内部的寄存器中（保存段起始地址的寄存器称之为段寄存器）

3．有关内存地址的概念

段基址：将段起始地址的高16位称为段基址。

偏移量：段内各存储单元相对段的起始单元都有一个距离，称为段内偏移量，又称偏移地址或有效地址（EA）。

因段的大小不超过64KB，所以段内任何一个单元距离段首的偏移量均在0000H-FFFFH 之间，即偏移量可以用一个16位二进制数表示。

总结：段基址决定了一个段在内存的开始位置（即段首地址），偏移地址描述了该单元与段首的距离。

可见，由段基址与偏移地址可描述出一个单元在内存的空间位置。例如：一个单元所在段的段基址为1234H ，该单元与段首的距离为2，该单元在内存的位置表示如图5。

图5 内存单元的物理地址与逻辑地址表示

把1MB 的存贮空间分成若干个逻辑段以后，对一个段内的任意存贮单元，都可以用两部分地址来描述，一部分地址为段基址，另一部分为段内偏移地址(有效地址EA)，段基址和段内偏移地址都是16位二进制数，常用4位十六进制数表示。

逻辑地址：使用段基址：偏移地址表示内存单元的地址形式称为逻辑地址。

上图中单元的地址用逻辑地址表示为：1234H ：0002H

4．物理地址的形成

在整个1M 地址空间中，存储单元的物理地址等于段起始地址加上段内偏移。

已知某存储单元的逻辑地址,该单元的物理地址PA 的计算方法为：物理地址=段基址*10H+段内偏移地址。

8086CPU 的总线接口部件BIU 中设置了地址加法器Σ，它用来完成物理地址的计算。

图6 物理地址的形成

例1：某单元的逻辑地址为1234H:1000H ，则该存储单元的物理地址为：

物理地址（PA ）=段地址*10H+EA=1234H* 10H+1000H=12340H+1000H=13340H

例2：物理地址为00020H 单元，其逻辑地址可以有：0000H:0020H 和0001H ：0010H 12340H-----段首（物理地址表示） 地址低端 地址高端 该单元所在的段基址为

1234H ， 它距离段首偏移2个单元 逻辑地址表示：1234H ：0000H 逻辑地址表示：1234H ：0002H