8086/8088系统中,存储器为什么要分段,一个段的最大和最小各为多少字节

如题所述

8086/8088系统中,存储器分段的主要目的是便于存储器的管理,使得可以用16位寄存器来寻址20位的内存空间。一个段最大为64KB,最小为16B。

存储器一般用来保存程序的中间结果,为随后的指令快速提供操作数,从而避免把中间结果存入内存,再读取内存的操作。

由于存储器的个数和容量都有限,不可能把所有中间结果都存储在存储器中,所以,要对存储器进行适当的调度。根据指令的要求,管理安排适当的寄存器,避免操作数过多的传送操作。

8086/8088CPU可直接寻址1MB的存储器空间,直接寻址需要20位地址码,而所有内部寄存器都是16位的,只能直接寻址6KB,因此采用分段技术来解决。将1MB的存储空间分成若干逻辑段,每段最长64KB,最短16B。这些逻辑段在整个存储空间中可浮动。

扩展资料:

8086/8088CPU内部设置了4个16位段寄存器,它们分别是代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS、附加段寄存器ES、由它们给出相应逻辑段的首地址,称为“段基址”。段基址与段内偏移地址组合形成20位物理地址,段内偏移地址可以存放在寄存器中,也可以存放在存储器中。

程序较小时,代码段、数据段、堆栈段可放在一个段内,即包含在64KB之内,而当程序或数据量较大时,超过了64KB,那么可以定义多个代码段或数据段、堆栈段、附加段。

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第1个回答  2013-03-30
分段的意义
将存储单元的实际地址(20位)分成二部分来表示,即段的起始地址和段内的偏址地址二者均可用16位来表示,从而实现了对20位物理地址的描述、存储、操作、形成

段寄存器寻址范围为64k字节

以下是2个系统的资料

8086/8088微处理器
8086是Inter系列的16位微处理器,芯片上有2.9万个晶体管,采用 HMOS工
艺制造,用单一的+5V电源,时钟频率为5MHz~10MHz。
8086有16根数据线和20根地址线,它既能处理16位数据,也能处理8位数据。可
寻址的内存空间为1MB.
Inter公司在推出8086的同时,还推出了一种准16位微处理器8088,8088的内部寄存器,运算部件及内部数据总线都是按16位设计的,单外部数据总线只有8条。推出8086的主要目的是为了与当时已有的一套Inter外部设备接口芯片直接兼容使用。8086与8088在寄存器结构,编程结构,存储器组织及I/O端口组织方面是完全一样的或稍有差别,在本节中,对其差别之做出说明。
1.3.1 8086/8088的寄存器结构
图1-3示出了8086/8088的寄存器结构
1. 数据寄存器
数据寄存器为图中最上边所示的4个寄存器AX,BX,CX,DX。这些寄存器用以暂时保存计算过程中所得到的操作数及结果。他能处理16位数,也能处理8位数,当处理8位数时,这4个16位寄存器作为8个8为寄存器AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL来使用。
这4个数据寄存器除了作为通用寄存器以外,还有各自的专门用途:
AX(accumulator)做累加器用,是算术运算的主要寄存器。AX还用在字乘和字除法中,此外,所有的I/O指令都是以AX为中心与外部设备进行信息传送;
BX(base)在计算寄存器地址时,常用做基值寄存器;
CX(count)再串操作指令及循环中用做计数器;
DX(data)在字乘法,字除法运算中,将DX,AX组合成一个双字长数,DX用来存放高16位数。另外,在间接的I/O指令中,DX用来指定I/O端口地址
2. 指针寄存器及变址寄存器
指针寄存器包括堆栈寄存器SP(stack pointer)和基数指针寄存器BP(base pointer),变
值寄存器包括源变址寄存器SI(source index)和目的变值寄存器DI(destination index)。这
4个寄存器都是16位寄存器,这些寄存器在运算过程中也可以用来存放操作数(只能
以字为单位),但经常的用途是在段内寻址时提供偏移地址,SP,BP一般与段寄存器SS
联用,以确定堆栈寄存器中某一单元的地址,SP用以指示栈顶的偏移地址,而BP可
作为堆栈区中的一个基地址,用以确定在堆栈中的操作数地址。SI,DI一般与段寄存器
DS联用,以确定数据段中某一存储单元的地址,SI,DI具有自动增量和自动减量的功能,
这一点使在串操作指令中用做变址非常方便,SI作为隐含的源变址DS联用,DI作为
隐含的目的变址和ES连用,从而达到在数据段和附加段中寻址的目的
3. 段寄存器
一共有4个段地址寄存器,他们是:
CS(code segment register)16位代码段寄存器
DS(data segment register)16位数据段寄存器
SS(stack segment register)16位堆栈段寄存器
ES(extra segment register )16为附加段寄存器
下面将要讲到,在IBM PC机中采用存储器地址分段的办法,使8086/8088能寻址1MB的内存。而段寄存器就是用来存放段地址的,CS段寄存器用来存放当前正在运行的程序;DS段寄存器用来存放当前运行的数据,若程序中使用了段操作指令,源操作数也
存放在数据段中,SS段寄存器规定了堆栈所处的区域;ES段寄存器用来存放辅助数据
,因ES是一个附加的数据段,在执行串操作指令时,目的操作数也一般存放在ES段中。
4. 控制寄存器
IP(instruction pointer)是指令指针寄存器,是一个16位寄存器,用来存放代码段中的偏移地址。他与CS连用才能确定下一条指令的地址,根据这一地址,控制器从指定的存储器中,取出下一条要执行的指令,并修改IP,以便指向下一条要执行的指令。可见IP
寄存器是用来控制指令系列的执行流程的。
PSW(processor status word)是状态标志寄存器,也是一个16位寄存器,我们将在本节后面加以介绍。
上面介绍的这些寄存器在计算机中有非常重要的作用,在运算过程中,这些寄存器起着存储器的作用,但存取速度比存储器快得多。
1.3.2 8086/8088的编程结构
所谓编程结构是指从使用者看到的结构,这是一种按功能划分的结构,这种结构与CPU内部的实际物理结构当然是有区别的。
8086的编程结构见图1-4。他分两部分。即总线接口部分BIU(bus interface unit)和执行部件EU(execution unit).

总线接口部分负责与存储器,外设端口传送数据。具体讲,总线接口部分从内存中取出指令送到指令队列时,CPU执行指令时,所需的操作数也由总线接口部分从指定的内存单元或外设端口取来,传送给执行部分去执行,反过来,执行部分的操作结果也通过
总线接口传送到指定的内存单元或外设端口中去。
总线接口部件由下面4部分组成:4个段寄存器,指令指针寄存器IP,20位的地址加法器及6个字节的指令队列。
地址加法器的作用是产生20个地址。上面提到,8086/8088内部所有的寄存器都是16位的,8086/8088可用20位地址去寻址1MB的内存空间,这就需要地址加法器根据16
寄存器提供的信息,计算出20位物理地址,具体算法将在本节后面讲述存储器组织时加以介绍。
对总线接口部分需说明的一点是,8086的指令队列为6个字节,而8088的指令队列为4个字节。不管是8086,还是8088,都会在执行指令的同时,从内存中取出下面一条或几条指令,取来的指令依次放在指令队列中,按顺序放,并按顺序到EU中去执行。执行部分EU的功能负责指令的执行。
执行部件包括:4个数据寄存器,2个指针寄存器,2个变值寄存器,1个状态标志寄存器和一个算术逻辑单元。
从编程结构可看出,由于总线接口部分和执行部分是分开的,每当EU执行一条指令时,造成指令队列空出2个或空出一个指令字节时 ,BIU马上从内存中取出下面一条或几条指令,以添满他的指令队列。这样,一般情况下,CPU在执行完一条指令后,便可马上执行下一条指令,不像以往8位CPU那样,执行完一条指令后,需等待下一条指令
1.3.3 8086/8088的存储器组织
1. 存储单元的地址和内容
2. 在计算机中用以存储信息的基本单位是一个二进制位,每8个组成一个字节
参考资料:网上论坛
第2个回答  2017-09-09
8086CPU的数据总线是16位。

地址总线的宽度不一定要与ALU的宽度相同。因为ALU的宽度是固定的,它受限于当时的工艺水平,当时只能制造出16位的ALU;但地址总线不一样,它可以设计得更宽。

如果地址总线太窄的话,可寻址范围会很小。如果地址总线设计为16位的话,可寻址空间是2^16=64KB,这在当时被认为是不够的;Intel最终决定要让8086的地址空间为1M,也就是20位地址总线。
把内存分为很多段,每一段有一个段基址,当然段基址也是一个20位的内存地址。不过段寄存器仍然是16位的,它的内容代表了段基址的高16位,这个16位的地址后面再加上4个0就构成20位的段基址。

这样,一个完整的物理内存地址就由两部分组成,高16位的段基址和低16位的段内偏移量,当然它们有12位是重叠的,它们两部分相加在一起,才构成完整的物理地址。本回答被网友采纳
第3个回答  2019-09-06
cpu为16位 而物理地址是20位 所以将地址空间分段。将其地址空间分位若干个64KB的段,最大64KB,最小16B。
第4个回答  2022-06-18

8086/8088  CPU,具有 20 条地址线。

所以,它可以访问 1MB 的存储器范围。

由于 CPU 中的寄存器,都是十六位的。

20 位的地址,不可能正常存放。

所以,Intel 公司就采用了一个笨办法:分段访问。

每个段,仅有 16 地址数据。

因此,CPU 就能随意的访问:64KB。

CPU 共有四个段寄存器。

所以,CPU 可以访问的最大值:256KB。

但是,段和段,是可以重合的。

如果四个段,完全重叠!

那么,CPU 能访问的范围,就是最小值:64KB。

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利用 CPU 的这个特点,你在编程时,你就可以编写无数个逻辑段。

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