8086CPU存储器组织

1.存储器地址空间和数据存储格式

（1）存储器地址空间

8086 CPU具有20条地址总线，可寻址的存储空间容量为1MB，地址范围为0～2²⁰−1（16进制表示为00000H～FFFFFH），如图2-4所示。

在8086存储器中，允许字从任何地址开始存放。从偶地址开始存放的字，称为规则字或对准字，从奇地址开始存放的字，称为非规则字或非对准字。规则字的存取可在一个总线周期内完成，非规则字的存取需要两个总线周期。

8086系统将其内存储器分成两个512KB存储体，如图2-5所示。一部分叫偶存储体，其中内存单元的地址码都是偶数，如00000H、00002H等，该存储体的数据总线对应接数据总线的低8位；另一部分叫奇存储体，其中内存单元的地址码都是奇数，如00001H、00003H等，该存储体的数据总线对应接CPU数据总线的高8位。每个存储体有19条地址线，两个存储体的全部地址线对应与CPU的19条地址总线A₁₉～A₁相连。CPU的地址线A₀作为偶存储体的片选信号，当A₀=0时，表示访问偶地址存储体；当A₀=1时，表示访问奇地址存储体。8086专门设置了—个高位有效控制信号，和A₀（AD₀）不同组合状态所代表的含义见表2-3。两个存储体与CPU总线之间的连接及8086存储器结构如图2-6所示。

图2-4 8086 CPU的存储器组织图

图2-5 8086 CPU存储器的两个512KB存储体

表2-3 BHE和A₀代码组合对应的存取操作

图2-6 8086 CPU与存储器的连接图

8086的奇地址存储体的片选端受控于B信号，偶地址存储体的片选端SEL受控于地址线A₀。

（2）数据存储格式

8086有16根数据线，可以进行l6位或8位运算。存储器内按字节进行组织，两个相邻的字节为一个字，一个字中的每个字节都有一个字节地址，若存放的数据以字节为单位，则数据在存储器中按顺序排列存放；若存放的数据为一个字，则将其低字节存于低地址，高字节存于高地址，并以低地址作为该字的地址。字和字节中各位的编号方法是最低位为0，即D₀；字节的最高位编号为7，即D₇；字的最高位编号为15，即D₁₅。

8086读或写一个字节的指令，需要—个总线周期。访问一个偶地址字的指令，用D₁₅～D₀的16条数据总线可一次访问成功，即需要一个总线周期。而访问一个奇地址字的指令，则需要两个总线周期。第一总线周期用D₁₅～D₈访问奇存储体的低字节，第二总线周期用D₇～D₀访问偶存储体的高字节。故为了提高对数据字的访问速度，应将数据字的低字节放在偶存储体中，使数据字的地址码为偶数。

2.存储器的分段

8086 CPU有20条地址线，能寻址外部存储空间为1MB，8086 CPU内部所有的六个寄存器均为16位，用任一16位地址寄存器给外部存储器提供地址，只能提供64KB的寻址空间，达不到1MB地址的寻址范围。这六个16位地址寄存器分别为BX、BP、SI、DI、SP、IP。

为了使8086 CPU能寻址到外部存储器1MB空间，把整个存储空间分出许多逻辑段，每段不超过64KB。段与段能连续排列，也能部分重叠，或完全重叠，或断续排列，段数没有限制。一个存储单元可以只属于某一段，也可以属于多个互相重叠的段，最终将寻址范围扩大到1MB。图2-7所示为一种存储空间分段的示意图。

在1MB的存储空间中，每个存储单元的实际地址编码称为该单元的物理地址，用PA表示。一个段的起始地址的高16位自然数为其段地址。在段内的每个存储单元，可以用相对于本段的起始地址的偏移量来表示，这个偏移量称为段内偏移地址，也称为有效地址EA。

(www.xing528.com)

图2-7 8086存储空间分段示意图

3.存储器地址

8086在访问存储器时管理1MB的内存空间，其20根地址线都有效，在访问外设时管理64KB的I/O端口空间，仅16根地址线有效。在把1MB的存储空间分成若干个逻辑段以后，对一个段内的任意存储单元，可用两部分地址来描述，一部分为段地址，另一部分为段内偏移地址EA，段地址和段内偏移地址都是无符号的16位二进制数，常用4位十六进制数表示。这种方法表示的存储器单元的地址称为逻辑地址。逻辑地址的表示格式为“段地址：偏移地址”。一个存储单元用逻辑地址表示后，CPU对该单元的寻址就应提供两部分地址：段地址和段内有效地址。段地址和段内有效地址分别由以下段寄存器提供。

CS—提供当前代码（程序）段的段地址。

DS—提供当前数据（程序）段的段地址。

ES—提供当前附加数据段的段地址。

SS—提供当前堆栈段的段地址。

BX、BP、SI、DI—CPU对存储器进行数据读/写操作时，寻址方式向存储器提供段内偏移地址。

SP—堆栈操作时，提供堆栈段的段内偏移地址。

IP—CPU取指令时，提供所取指令代码所在单元的偏移地址。

当访问存储单元时，由于操作数的类型不同，逻辑地址的来源也不一样，其关系见表2-4。

表2-4 操作类型的段基地址和偏移地址的来源关系

其中，可指定段地址是由指令加一字节的段超越前缀来实现，如果用默认段地址寄存器则无此前缀。如指令“MOV AX，[SI]”表示使用默认段地址DS，“MOV AX，ES：[SI]”表示使用指定段地址ES。

逻辑地址到物理地址的转换由BIU中的20位的地址加法器自动完成，如图2-8所示。实际上物理地址是段基地址左移4位加偏移地址形成的，其计算公式为 物理地址（PA）=段基地址×10H+偏移地址（有效地址EA）

（2-1）

例2-1 设（CS）=7648H，（IP）=423H，求其物理地址。

解：（CS）=7648H为段基地址，（IP）=423H为段内有效地址，根据式（2-1），得物理地址（PA）=7648H×10H+423H=76480H+423H=768A3H

所以，求得的物理地址：PA=768A3H。

图2-8 物理地址生成示意图