8086/8088 存储器分段概念

这一节主要讲述8086/8088 存储器分段的概念。

目的

从8086 CPU开始采用了分段的方法管理存储器，只有充分理解存储器分段的概念和存储器逻辑地址和物理地址的关系，才能有助于我们掌握8086/8088汇编语言。

存储器分段的原因

在此之前，我假设大家都理解存储地址以及大端小端的概念。如上图所示为存储器的示意图。那么为什么要引入分段的概念。

其实，8086/8088引入存储器的分段是有原因的。我们都知道8086/8088 CPU有20根地址线，这样可以直接寻址的物理地址空间为1M字节（存储单元以字节为单位），范围是00000H至FFFFFH。但是我在前一节介绍中说到8086/8088 CPU的寄存器都是16位，那么在传输地址时显然一次只能传输16位有效地址，也就是只足够访问64K字节地址空间。为了实现寻址1M字节物理空间，8086/8088引入了分段的概念。

存储器分段的概念

所谓分段，就是可以根据需要把1M字节地址空间划分为若干逻辑段。每个逻辑段必须满足如下两个条件：

逻辑段的开始地址必须是16的倍数，因为段寄存器长为16位；
逻辑段的最大长度为64K，因为指针寄存器长为16位。

那么1M字节地址空间最多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成16个逻辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不相连，还可以部分重叠。

这种存储器分段的方法不仅有利于实现寻址1M字节空间，而且也十分有利于对1M字节存储空间的管理。如下图所示为存储器逻辑段的一种划分。

存储地址形成

要访问某个存储单元，根据我们划分的逻辑段，计算存储单元的地址与所在段的起始地址的差值，称段内偏移（简称偏移）。

在整个1M地址空间中，存储单元的物理地址等于段起始地址加上段内偏移。物理地址计算公式如下所示：

物理地址 = 段值 * 10H + 段内偏移

举个例子：用16进制表示的逻辑地址1234:3456H所对应的存储单元的物理地址为12340H+3456H=15796H。

其中，段值由段寄存器给出，段内偏移可由指令指针IP、堆栈指针SP和其他可作为存储器指针使用的存储器（SI、DI、BX和BP）给出，段内偏移还可以直接用16位数给出。

段寄存器的使用

当然，段寄存器的使用也是有规定的。在8086/8088 CPU中有四个段寄存器，可以保存四个段值，但这四个段分工不同。如下图所示为段和段寄存器的引用。

在取指令时，CPU会自动引用代码段寄存器CS，再加上由IP所给出的16位段内偏移，得到要取指令的物理地址。
当涉及堆栈操作时，CPU会自动引用堆栈段寄存器SS，再加上由SP所给出的16位段内偏移，得到堆栈操作所需的物理地址。
当段内偏移涉及BP寄存器时，缺省引用的段寄存器也为堆栈段寄存器SS。
在一般数据存取的情况下，则自动选择数据段寄存器DS或附加段寄存器ES，再加上16位偏移，得到存储器操作数的物理地址。此时的16位偏移有多重可能性，取决于指令的寻址方式，下一节将会讲到。

通常如果整个程序不超过64K字节，那么使用1个64K字节的段就可以了；如果程序的数据区长度超过64K字节，那么就要在两个或多个数据段中存取数据，这只需要改变数据段寄存器内的段值就可以了。最后，附上段寄存器的引用规定表。