段中的实际数据大小与占用空间大小问题

对于如下定义的段:
   name segment
   ....
   name ends
如果段中的数据占N个字节,则程序加载后,该段实际占有的空间为_____.
答案:
        (N/16+1)*16 [说明:N/16只取整数部分]    或   (N+15)/ 16 ,对16取整
       在8086CPU架构上,段是以paragraph(16-byte)对齐的。程序默认以16字节为边界对齐,所以不足16字节的部分数据也要填够16字节。“对齐”是alignment,这种填充叫做padding。16字节成一小段,称为节

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详解:
一、这首先要从8086处理器寻址原理说起。
      8086这种处理器有二十根地址线(20个用于寻址的管脚),可以使用的外部存储器空间可达1MB(00000H~FFFFFH)。 但是,8086内部的寄存器都是16位的,用任何一个寄存器(比如BX或SI),都无法直接寻址8086所支持的1M地址空间,因为16位寄存器只能表示640KB的空间范围(0000~FFFFH)。
      所以,Intel想了一个方法,设计出了CS/DS/ES/SS这几个段地址寄存器,用段地址寄存器与普通寄存器组合,来寻址1MB的地址范围,即:对于CPU取指来说,用CS:IP组合来寻址下一个要执行的指令(也在存储器中);对于堆栈操作PUSH/POP来说,用SS:SP组合来表示当前栈指针(栈也在存储器中);对于数据操作指令来说,用默认的DS/ES或指定的段地址(段前缀指令)与偏移量寄存器组合寻址。
组合后的实际地址=段寄存器内容×16+偏移量寄存器内容
      从这个公式可以看到,每一个段的地址都对齐在16的倍数上。比如DS=1234H,则这个段就从 1234H×16+0000H=12340H开始,最大到1234H×16+0FFFFH=2233FH为止。
二、对同一个内存地址,有不同的段:偏移量组合方法,比如2233FH这个地址,既可以表示为1234H:0FFFFH(在1234H段中),也可以表示为2233H:0000FH(在2233H段中)。
那么,如果汇编程序中有下面两个连续的段定义,汇编编译程序会怎么做呢?
name1 segment
d1 db 0
name1 ends
name2 segment
d2 db 0
name2 ends
  编译程序可以将name1和name2编译成一个段,d1和d2在内存中连续存放,这样可以节省内存空间。比如编译程序以name1为基准,将name1作为一个段的起始,程序加载后会被放在xxxx0H的地方,那么d1就放在该段偏移地址为0字节的位置,d2就放在该段偏移为1字节的位置。
  这样的处理方式虽然可能会节省一点内存空间,但是对于编译器的智能化要求太高了,它必须将源程序中所有引用到name2和d2的地方,全部调整为以name1段为基准,这实在是太难了,而且也节省不了几个字节的空间,编译器是不会干这种吃力不讨好的事的。
      编译器实际的处理方式是将name1中的所有内容放在一个段的起始地址处,name2里的所有内容放在后续一个段的起始地址处(这也是汇编指令segment的本义:将不同数据分段)。这样,即使name1中只包含一个字节,也要占一个段(16个字节),所以,一个段实际占用的空间=(段中字节数+15)/ 16。
  所以,8086处理器的内部寻址原理和汇编程序编译器共同决定了segment定义的段必须放在按16的倍数对准的段地址边界上,占用的空间也是16的倍数。
 


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