ASM16-7 --存储器组织与段寄存器

ASM16

存储器组织与段寄存器

• 寄存器是微处理器内部暂存数据的存储单元，以名称表示
• 存储器则是微处理器外部存放程序及其数据的空间
• 程序及其数据可以长久存放在外存，在程序需要时才进入主存
• 主存需要利用地址区别

数据信息的表达单位

• 计算机中信息的单位

  • 二进制位Bit：存储一位二进制数：0或1
  • 字节Byte：8个二进制位，D₇~D₀
  • 字Word：16位，2个字节，D₁₅~D₀
  • 双字DWord：32位，4个字节，D₃₁~D₀

• 最低有效位LSB：数据的最低位，D₀位

• 最高有效位MSB：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指D₇、D₁₅、D₃₁位

存储单位及其存储内容

• 每个存储单元都有一个编号，被称为存储器地址
• 每个存储单位存放一个字节的内容

多字节数据存放方式

• 多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元：
  • 存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址；
  • 表达时，用它的低地址表示多字节数据占据的地址空间。

• 80x86处理器采用“低对低、高对高”的存储形式，被称为“小端方式Little Endian”
• 相对应还存在“大端方式Big Endian”

数据的地址对齐

• 同一个存储器地址（视具体情况来确定）可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等
• 字单元安排在偶地址（xxx0B）、双字单元安排在模4地址（xx00B）等，被称为“地址对齐（Align）”
• 对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间
• 应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取速度

存储器的分段管理

• 8086CPU有20条地址线
  • 最大可寻址空间为2²⁰=1MB
  • 物理地址范围从00000H~FFFFFH
• 8086CPU将1MB空间分成许多逻辑段（Segment）
  • 每个段最大限制为64KB
  • 段地址的低4位为0000B
• 这样一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，还具有多个逻辑地址

物理地址和逻辑地址

• 对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号，就是物理地址，从00000H~FFFFFH。
• 分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式为

逻辑地址

• 段地址说明逻辑段在主存中的起始位置
• 8086规定段地址必须是模16地址：xxxx0H
• 省略低4位0000B，段地址就可以用16位数据表示，就能用16位段寄存器表达段地址
• 偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量
• 每段不超过64KB，偏移地址也可用16位数据表示

物理地址和逻辑地址的转换

• 将逻辑地址中的段地址左移4位，加上偏移地址就得到20位物理地址
• 一个物理地址可以有多个逻辑地址

段寄存器和逻辑段

• 8086有4个16位段寄存器
  • CS（代码段）指明代码段的起始地址
  • SS（堆栈段）指明堆栈段的起始地址
  • DS（数据段）指明数据段的起始地址
  • ES（附加段）指明附加段的起始地址
• 每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途

如何分配各个逻辑段

• 程序的指令序列必须安排在代码段
• 程序使用的堆栈一定在堆栈段
• 程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段
• 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中

如何分配各个逻辑段

• 程序的指令序列必须安排在代码段
• 程序使用的堆栈一定在堆栈段
• 程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段
• 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中

段超越前缀指令

• 没有指明时，一般的数据访问在DS段；使用BP访问主存，则在SS段
• 默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令；8086指令系统中有4个：
  • CS：代码段超越，使用代码段的数据
  • SS：堆栈段超越，使用堆栈段的数据
  • DS：数据段超越，使用数据段的数据
  • ES：附加段超越，使用附加段的数据