寄存器基础知识二之偏移地址

物理地址

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。

我们将这个唯一的地址称为物理地址。

16位结构的CPU

概括的讲，16位结构描述了一个CPU具有以下几个方面特征：

1、运算器一次最多可以处理16位的数据。

2、寄存器的最大宽度为16位。

3、寄存器和运算器之间的通路是16位的。

8086CPU给出物理地址的方法

8086有20位地址总线，可传送20位地址，寻址能力为1M。

8086内部为16位结构，它只能传送16位的地址，表现出的寻址能力却只有64K。

问题：那么，8086CPU如何用内部16位的数据转换成20位的地址呢？

自问自答：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如何用内部16位的数据转换成20位的地址

8086CPU读写内存时，发生了这么一些事：

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;

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;

地址加法器将两个16位地址合并成一个20位的地址;

地址加法器工作原理

地址加法器合成物理地址的方法：物理地址=段地址×16+偏移地址(这里的16是10进制的16)

例如：8086CPU访问地址为123C8H的内存单元

8086CPU访问地址为123C8H的内存单元

由段地址×16引发的血案……

“段地址×16”有一个更为常用的说法就是数据左移4位。（二进制位）

进制转换

我们通过观察移位次数和各种形式数据的关系：

一个数据的二进制形式左移1位，相当于该数据乘以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;

地址加法器如何完成段地址×16的运算？没错，以二进制形式存放的段地址左移4位。

一个馒头引发的分析……

经过进一步的思考，我们可以看出：

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;

一个数据的X进制形式左移1位，相当于乘以X。

“段地址×16+偏移地址=物理地址”的本质含义

两个比喻说明：

说明“基础地址+偏移地址 = 物理地址” 的思想：第一个比喻

比如说，学校、体育馆同在一条笔直的单行路上（学校位于路的起点0米处）。

读者在学校，要去图书馆，问我那里的地址，我可以用几种方式描述这个地址？

段地址×16+偏移地址=物理地址

（1）从学校走2826m到图书馆。这2826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是将对于基础地址的偏移地址。

说明“段地址×16+偏移地址=物理地址”的思想：第二个比喻

比如我们只能通过纸条来通信，读者问我图书馆的地址，我只能将它写在纸上告诉读者。

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：

段地址×16+偏移地址=物理地址

不巧的是，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。

这样我只能以这种方式告诉读者2826这个数据：

段地址×16+偏移地址=物理地址

8086CPU就是这样一个只能提供两张3位数据纸条的CPU。