硬件地址不连续的思考

Posted 2020-11-30 dongweihua

  我们在看数据手册的寄存器列表时，会发现寄存器的地址不连续，例如每个寄存器空间是32bit , 寄存器A的地址是0x0 , B是0x4 ,C是0x8，···为什么间隔4呢？0x1 ,0x2等等难道没用？

  数字电路设计工程师当然不会像些土豪，一下买四套房子，住一套，空三套，就算有钱也不会这么任性，因为代码都没写完，哪有空闲来打理这么多房子···

  言归正传，例如0x1,0x2不是不存在，而是和0x0表示的地址相同···

  解释之前先普及一下基础知识，cpu在寻址时是以字节为基本单位的，1字节等于8bit，就是一组8个0或1的特定组合。有人就会问为什么不以1bit或者16bit为基本单位呢？这是上世纪的前辈规定好的，就像你每次吃饭为什么不以一粒米为或者一碗为基本单位？不是饿就是吃饱了撑着···

  回到问题，cpu 有个存放数据的RAM，每个单元能容纳8bit数据，现在cpu要向寄存器A写数据了，因为寄存器A的空间是32bit,因此cpu要调用四个单元，0x0,0x1,0x2,0x3，完成一次写操作。后来cpu为了省事，每次访问寄存器A只提醒0x0，后面的0x1,0x2,0x3知道要写32bit,也跟着0x0一起happy了。同样提醒0x4，后面的0x5,0x6,0x7也如影随形。

  这样看来，0x0,0x4,0x8···地址分配并没有浪费空间，在cpu那边是连续的存储空间，到了寄存器这里0x0还是0x0,0x4相当于0x1,0x8相当于0x3，···每次给寄存器地址时都要除以4，来访问新的32bit的空间。抽象来讲，单个空间变大了，又不能改变原来的顺序，只好把新的单元的编号分隔大一点。如下图所示。

 

   例如阿顺上街去买橘子看岳父岳母姐夫小舅子，一共买了32个，如果一个袋子装8个，共4个袋子，阿顺把4个袋子标号0~3（为什么不标号1~4，因为4个会溢出）。但是快到目的地得知只有岳父岳母在家，橘子又不能退，于是他把一个装着橘子的塑料袋放在另一个塑料袋里面。

于是阿顺提了编号为0和2的袋子进了门，给岳父岳母一人一份，并且告诉他们“”如果姐夫小舅子过来了，你们把里面的小袋子编号为0和3的给他们。”

岳父听完哈哈大笑，“来玩就直接来，家里又不缺水果，况且他们也不回来，还多买两个塑料袋”

本来是个要面子的人， 但听到这句话以后突然醍醐灌顶，觉得应该为环保事业做出贡献，于是他下次还是买32个橘子，两个塑料袋，编号0和2。

岳父看到塑料袋标号微微一愣 “小伙子有前途，连买水果都有数据位宽变大时地址数值变小的思想！”