8088/8086的存储器结构(微机原理笔记）

Posted 2021-05-22 你要永远相信光z

文章目录

• 8088/8086的存储器结构
• • 数据的存储格式
  • 存储器的分段管理
  • 段寄存器
  • • 代码段寄存器CS
    • 数据段寄存器DS
    • 附加段寄存器ES
    • 段超越前缀指令

8088/8086的存储器结构

存储器是计算机存储信息的地方。程序运行所需要的数据、程序执行的结果以及程序本身均保存在存储器中。

数据的存储格式

二进制简介： 计算机存储信息的基本单位是二进制位(bit)，一个位可存储一位二进制数:0或1。8个二进制位组成1字节(Byte)，16个二进制位组成1字，32个二进制位组成双字，书写时位编号由右向左从0开始递增计数，例如D7~ D0，如下图所示。其中最低位称为最低有效位（Least Significant Bit，LSB)，即Do位﹔最高位称为最高有效位(Most Significant Bit，MSB)

在存储器的存储格式： 在存储器里以字节为单位存储信息。为了区别每个字节单元，将它们编号，称为存储器地址。地址编号从0开始，顺序加1，是一个无符号二进制整数，常用十六进制数表示。字或双字在存储器中占相邻的2个或4个存储单元，存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址。字或双字单元的地址用它的低地址来表示。一个存储单元存放的信息称为该存储单元的内容。

存储器的分段管理

8088 CPU将1MB存储器空间(地址线为20位）分成许多逻辑段（Segment)来管理，每个段最大限制为64KB(寄存器，内部数据总线都为16位），而且只能从模16地址开始一个逻辑段。这样，每个存储器单元还可以用“段基地址:段内偏移地址”表达其准确的物理位置。

• 段基地址——说明逻辑段在主存中的起始位置，简称段地址。为了能用16位寄存器表达段地址，8088规定段地址必须是模16地址，即为xxxx0H形式。省略二进制的低4位0，段地址就可以用二进制的16位数据表示，通常被保存在16位的段寄存器中。
• 段内偏移地址——说明主存单元距离段起始位置的偏移量（Displacement)，简称偏移地址(Offset)。由于限定每段不超过64KB，所以偏移地址也可以用16位数据表示。

物理地址和逻辑地址的区别
对于每个存储器单元都有的一个唯一的20位地址，我们称之为物理地址或绝对地址。微处理器通过总线存取存储器数据时，就采用这个物理地址。而在8088内部和用户编程时，所采用的“段地址:偏移地址”形式，我们称为逻辑地址。

物理地址的求法

在8088的总线接口单元BIU含有一个20位地址加法器，它将逻辑地址中的段地址左移二进制4位（对应十六进制是一位，即乘以16)，加上偏移地址就得到20位物理地址。例如逻辑地址“1460H : 100H”就表示物理地址14700H，其中段地址1460H表示该段起始于物理地址14600H，偏移地址为0100H。同一个物理地址可以有多个逻辑地址形式。物理地址14700H还可以用逻辑地址“1380H : FOOH”表示，该段起始于13800H。

段寄存器

段寄存器也是存储器，但是它是在CPU里面的。为了保存段地址，8088设计了4个16位段寄存器:CS、DS、ES和SS CS为代码段寄存器，DS为数据段寄存器，ES为附加段寄存器，SS为堆栈段寄存器。每个段寄存器用来确定一个段的起始地址,各段均有各自的用途。

代码段寄存器CS

代码段
用来存放程序的指令序列
代码段寄存器CS
CS存放代码段的段地址，指令指针寄存器IP指示代码段中指令的偏移地址。处理器利用CS:IP取得要执行的指令。

数据段寄存器DS

数据段
存放当前运行程序所用的数据
数据段寄存器DS
DS存放数据段的段地址，存储器中操作数的偏移地址则由各种主存寻址方式得到，称之为有效地址EA。

附加段寄存器ES

附加段
是附加的数据段,也用于数据的保存
附加段寄存器ES
ES存放附加段的段地址

段超越前缀指令

在编制程序时，可以很自然地把程序的各部分放在相应的逻辑段内:

• 程序的指令序列必须安排在代码段。
• 程序使用的堆栈一定放在堆栈段。
• 程序中的数据默认在数据段，也可以安排在附加段，尤其是串操作的目的操作数必须在附加段中。

但是，数据的存放是比较灵活的，实际上，可以存放在任何一种逻辑段中。这时，只要明确指明是哪个逻辑段就可以了。为此，8088设计有4个段超越前缀指令，分别如下表示:

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

段寄存器的使用规定总结在下表中

访问存储器的方式	默认的段寄存器	可超越的段寄存器	偏移地址
取指令	CS	无	IP
堆栈操作	SS	无	SP
一般数据访问（下列除外)	DS	CS,ES,SS	有效地址EA
串操作的源操作数	DS	CS,ES,SS	SI
串操作的目的操作数	ES	无	DI
BP作为基址的寻址方式	SS	CS,DS,ES	有效地址EA