第2章 實(shí)模式下存儲(chǔ)器組織與尋址方式

1、第2章 實(shí)模式下的存儲(chǔ)器組織與尋址方式 前面提到，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在寄存器、內(nèi)存單前面提到，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在寄存器、內(nèi)存單元，元，I/OI/O端口。現(xiàn)在需考慮的問題是：端口?，F(xiàn)在需考慮的問題是：在編在編程時(shí)如何訪問這些數(shù)據(jù)？程時(shí)如何訪問這些數(shù)據(jù)？（1 1）若在寄存器中，可直接用寄存器名來訪）若在寄存器中，可直接用寄存器名來訪問寄存器中的數(shù)據(jù)。問寄存器中的數(shù)據(jù)。（2 2）若在內(nèi)存單元或）若在內(nèi)存單元或I/OI/O端口，則需按地址端口，則需按地址訪問。訪問。2.1實(shí)模式下的存儲(chǔ)器組織 2.1.1 存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容 2.1.2 存儲(chǔ)器的分段組織2.2尋址方式 2.2.1 數(shù)據(jù)尋址方式 2.2.2 程序存儲(chǔ)

2、器尋址方式2.1.1存儲(chǔ)單元的地址和內(nèi)容存儲(chǔ)單元地址 ：8086系統(tǒng)中，為了標(biāo)識(shí)和存取每一個(gè)存儲(chǔ)單元，給每個(gè)存儲(chǔ)單元規(guī)定一個(gè)編號(hào)，這就是存儲(chǔ)單元地址。 存儲(chǔ)單元的內(nèi)容 ：一個(gè)存儲(chǔ)單元中存放的信息稱為該存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。8086系統(tǒng)中一個(gè)存儲(chǔ)單元可存放一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。 從圖可看到,地址為34560H的存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容是34H;而地址為34561H的字節(jié)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容是12H。2.1.2存儲(chǔ)器的地址分段 8086CPU的地址線是20位的，存儲(chǔ)器的物理地址是20位，而8086CPU中的寄存器都是16位的。那么如何用16位寄存器來表達(dá)20位物理地址信息？0000000000000000000000000

3、00000000000000111111111111111111111地址位數(shù)地址位數(shù)太長(zhǎng)，已太長(zhǎng)，已達(dá)達(dá)20位！位！思考題：為什么8086CPU的地址線設(shè)計(jì)為20位（或內(nèi)存單元的物理地址為什么設(shè)計(jì)成20位？）？如果設(shè)計(jì)成16位（和寄存器的寬度一樣），內(nèi)存訪問的地址表達(dá)就簡(jiǎn)單了。請(qǐng)問設(shè)計(jì)者這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是？可以擴(kuò)大CPU的訪存空間。 220=1024KB, 216=64KB問題解決方法1 將存儲(chǔ)器分成若干段，對(duì)某一單元的地址用段首地址和相對(duì)于段首地址的偏移量綜合表示。 這種方法類似于電影院里對(duì)座位的編號(hào)。這種分段表示可有效縮減地址的長(zhǎng)度。0000000000000000000000001111

4、111111110000偏移量偏移量 01偏移量偏移量10這樣上圖中第一個(gè)標(biāo)注單元的地址為：段地址為：00000000000000000000偏移量（或偏移地址）為： 01它的物理地址為： 段地址+偏移量即：000000000000000000001這樣上圖中第二個(gè)標(biāo)注單元的地址為：段地址為：00001111111111110000偏移量（或偏移地址）為： 10它的物理地址為： 段地址+偏移量即：00001111111111110010按這樣的方法有以下兩個(gè)問題困惑著我們，值得進(jìn)一步思考？（1）偏移量如果過大，16位寄存器表示不了怎么辦？（2）段首地址（或段地址）為20位，如何用16位寄存器來

5、表示？對(duì)于問題對(duì)于問題1 1，如果將一段的長(zhǎng)度限制在，如果將一段的長(zhǎng)度限制在6464K K以內(nèi)，則偏移量的位數(shù)不超過以內(nèi)，則偏移量的位數(shù)不超過1616位，這樣位，這樣就可以用就可以用1616位寄存器表達(dá)。位寄存器表達(dá)。（1616位寄存器能表示的最大偏移量為：位寄存器能表示的最大偏移量為： 1111111111111111（16個(gè)1），即為216-1=64K-1,再加上段首的一個(gè)單元，共64K. 對(duì)于問題2，分段時(shí)，如果只將單元地址的最后四位為0的地址作為段首地址，用16位寄存器存放它的前16位，在進(jìn)行地址運(yùn)算時(shí)再將16位段地址末尾補(bǔ)4個(gè)0。 這樣，20位物理地址的計(jì)算方法表示如下：16位段地址

6、位段地址16位偏移地址位偏移地址20位物理地址位物理地址+0 0 0 0 小結(jié)：（1）在1M字節(jié)的存儲(chǔ)器里,每一個(gè)單元都有一個(gè)唯一的20位地址,稱為該單元的物理地址。CPU訪問存儲(chǔ)器時(shí)，必須先確定要訪問的存儲(chǔ)單元的物理地址才能取得（或存入）該單元的內(nèi)容。 （2）根據(jù)要求可把1M字節(jié)地址空間劃成若干邏輯段。每個(gè)邏輯段必須滿足兩個(gè)條件：一是邏輯段的起始地址（簡(jiǎn)稱段首址）必須是16的倍數(shù)（即末尾4位是0）；二是邏輯段的最大長(zhǎng)度為64K。（3）20位物理地址由16位段地址和16位偏移地址組成。段地址是每一段的起始地址，其低4位一定是0，這樣就可以規(guī)定段地址只取段起始地址的高16位來表示。偏移地址是指在

7、段內(nèi)相對(duì)于段起始地址的偏移值。這樣，物理地址 的計(jì)算方法表示如下：16位段地址16位偏移地址20位物理地址+0 0 0 0（4）一個(gè)匯編語言源程序，一般由兩部分組成： 代碼段+ 數(shù)據(jù)段，有時(shí)還包括堆棧段、附加段。 除非專門指定，在一般情況下，各段在存儲(chǔ)器中的分配（或段地址）由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)，用戶程序中只涉及偏移量。例：MOV AX, 2000H 表示把DS+2000H地址所指向的單元的數(shù)傳送給AX寄存器。 （5）每段的最大長(zhǎng)度為64K,但各段的實(shí)際大小操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)際需要來分配。不一定要占有64K最大空間。（6）CPU在物理地址的形成過程中，會(huì)按有一定規(guī)則去選擇段寄存器，除非在程序中特別說明。

8、段偏移用途CSIP指令尋址DSBX/DI/SI或16位數(shù)數(shù)據(jù)尋址SSSP/BP堆棧尋址ESDI(串操作）目標(biāo)串尋址（7）該存儲(chǔ)管理方式允許程序在存儲(chǔ)器內(nèi)重定位（一個(gè)程序不加修改在另外一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)仍可以運(yùn)行），因?yàn)槌绦騼?nèi)只涉及依偏移地址，不同存儲(chǔ)區(qū)只需修改段寄存器即可。這方便了操作系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的管理。2.22.2尋址方式尋址方式2.2.1 數(shù)據(jù)尋址方式（操作數(shù)尋址）2.2.2 程序?qū)ぶ贩绞剑ㄖ噶顚ぶ罚?.2.12.2.1數(shù)據(jù)尋址方式數(shù)據(jù)尋址方式 計(jì)算機(jī)中指令由操作碼和地址碼兩部分組成，指令的格式一般是：操作碼操作碼 地址碼地址碼1 地址碼地址碼2 指示計(jì)算機(jī)所要指示計(jì)算機(jī)所要執(zhí)行的操作執(zhí)行的操作例

9、： MOV AX, 2000 指令的操作對(duì)象是數(shù)據(jù)，在指令中需給出操作數(shù)在內(nèi)存中的址或操作數(shù)本身址。 數(shù)據(jù)尋址方式：是指尋找指令中操作數(shù)的方式。 常用數(shù)據(jù)尋址方式（1）立即數(shù)尋址（2）寄存器尋址（3）寄存器間接尋址（4）直接尋址（5）基址變址尋址（1）立即數(shù)尋址n直接在指令中給出操作數(shù)，即操作數(shù)緊跟在操作碼之后。 立即數(shù)尋址常用于給寄存器賦初值。例：MOV AX， 10 執(zhí)行后（AX）=000AH （2 ） 寄存器尋址寄存器尋址寄存器尋址方式的操作數(shù)在指令指明的寄存器中。匯編格式：R 其中R表示寄存器名。功能：操作數(shù)直接存放在寄存器R中?！纠俊纠?下列程序執(zhí)行后，（AX）=？，（BX）=？

10、 MOV AX，1234H MOV BX，5678H ADD AX，BX第一、二條指令A(yù)X、BX皆為目的操作數(shù)地址，為寄存器尋址方式。第三條指令中，AX為目的操作數(shù)地址，BX為源操作數(shù)地址。源地址和目的地址皆為寄存器尋址方式。圖形表示：執(zhí)行：1234HAX 5678HBX （AX）+（BX）AX執(zhí)行后：（AX）=68ACH，（BX）=5678H（3）寄存器間接尋址）寄存器間接尋址寄存器間接尋址方式中，寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)的偏移地址，操作數(shù)在存儲(chǔ)器中。匯編格式：R功能：操作數(shù)存放在存儲(chǔ)器，寄存器R存放操作數(shù)的偏移地址。說明：對(duì)于數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)的尋址，若采用寄存器間接尋址方式，只能使用BX、SI、DI

11、來存放地址的偏移量，在指令運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)將用DS的值加上這個(gè)偏移量形成20位物理地址。DS+BX/SI/DI 物理地址例：寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容分別為：例：寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容分別為：SISIDSDS執(zhí)行指令：MOV AL ，SI 執(zhí)行后：（AL）=? 0030H2000H20030H12H寄存器使用說明： AX,BX,CX,DX這四個(gè)16位寄存器皆可作為兩個(gè)8個(gè)寄存器使用。AX:AH,AL; BX:BH,BLCX:CH,CL; DX:DH,DL(4)(4)直接尋址方式直接尋址方式 直接尋址方式中，操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，指令直接給出操作數(shù)的偏移地址。在指令運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)將用DS的值加上這個(gè)偏移量形成20

12、位物理地址。例：MOV AL,0020若該程序段DS的值為3000H,則該指令的功能是將地址為30020H的內(nèi)存單元的內(nèi)容傳送至AL寄存器。（5 5）基址變址尋址）基址變址尋址用一基址寄存器（通常為BX)和一個(gè)變址寄存器（SI或DI)的內(nèi)容之和作為操作數(shù)在內(nèi)存中的偏移地址，段地址為DS。如BX=1000H,DI=0010H,DS=0100H,指令： MOV DX,BX+DI源操作數(shù)的物理地址為：DS16(左移4位）+ BX+DI即為：01000H +1010H 10010H2.2.22.2.2程序?qū)ぶ贩绞剑ㄖ噶顚ぶ罚┏绦驅(qū)ぶ贩绞剑ㄖ噶顚ぶ罚?程序的執(zhí)行需從存儲(chǔ)器（代碼段）中取出指令，這便是指令的尋址。 CS為代碼段段地址，IP指令指針寄存器存放的是指令地址的偏移量。 (1)在程序剛開始執(zhí)行時(shí)，IP為0000H,尋到程序的第一條指令，送入CPU指令寄存器，分析并執(zhí)行；（2）若程序順序執(zhí)行，則IP會(huì)自動(dòng)加“1”，實(shí)現(xiàn)對(duì)第2條指令的尋址；（3）若程序要進(jìn)行轉(zhuǎn)移（分支或調(diào)用子程序等），則需改變IP的值（若是段間轉(zhuǎn)移或調(diào)用，則同時(shí)需改變CS的值）。 程序按序執(zhí)行，或分支、或循環(huán)、