《存储器结构》PPT课件.ppt

2-3 8086的存储器组织一、存储器地址的分段矛盾：存储器地址空间1MB，20bit地址线；内部各寄存器和数据总线均为16bit。1.存储器地址的分段解决方法：将整个存储器分为若干个逻辑段，每段内地址16bit，即最多地址空间64KB。允许各逻辑段在整个存储空间浮动，段与段之间可以是连续的，也可以是分开的或重叠的。00000H逻辑段2=64KB逻辑段1起点逻辑段2起点逻辑段3起点逻辑段4起点FFFFFH逻辑段1=64KB逻辑段4=64KB逻辑段3=64KB每个段的首地址称为“段基值”，“段基值”必须能被16整除（XXXX0H）。程序执行前，分别对相应的段寄存器CS，DS，SS，ES置“段基值”，若程序长度大于64KB，则可通过对CS送新的“段基值”将程序转移到新段中。逻辑地址：允许在程序中编排的地址；2.20位物理地址的形成物理地址：信息在存储器中实际存放的地址；对给定的任一存储单元，有两部分逻辑地址：段基址（段地址）由CS，DS，SS，ES决定段内偏移量（段内有效地址）（该单元相对于段基址的距离）段地址0000段内有效地址+0000物理地址(20bit)16bit16bit20bitl(2)物理地址的形成l 在8086/8088系统中，每个存储单元都有物理地址和逻辑地址两种地址表示。l 物理地址:20位,范围为00000HFFFFFH。l 逻辑地址：段基值+偏移量存放在某一个段寄存器中，是一个逻辑段的起始单元地存放在某一个段寄存器中，是一个逻辑段的起始单元地址的高址的高16位。位。某个存储单元与它所在段的段基址之间的字节距离。某个存储单元与它所在段的段基址之间的字节距离。表示方法表示方法：段基值：偏移量段基值：偏移量 例如，例如，3267H：00A0H3.逻辑地址的来源；操作类型隐含段地址替换段地址偏移地址取指令CS无IP堆栈操作SS无SPBP间址SSCS、DS、ESEA存/取操作数DSCS、SS、ESEA源字符串DSCS、SS、ESSI目的字符串ES无DIEA-有效地址，表示操作数的偏移地址。1.问题的提出：问题的提出：二、8086存储器的分体结构 8位机（MCS-51、8088）的存储器地址空间和数据存储格式以字节(8bit)为单位组织存储器地址空间，访问一次存储器，获得一个字节的数据。而8086CPU的数据总线为16位，CPU除了可以对一个字节寻址外，还必须能进行一个字的读写。即：如何组织数据存储格式使CPU访问一次存储器，获得一个字的数据。硬件条件：硬件条件：（1）将1M的存储空间分成两个存储体：偶地址和奇地址存储体00000000010000200004FFFFEFFFFF0000300005512K*8bitA0=0512K*8bitA0=1D0D7D8D15（2）将数据总线的低8位与偶地址存储体数据线相连，数据总线的高8位与奇地址存储体数据线相连。（3）用地址线A0和BHE信号选择存储体l当A0=0时候，选择访问偶地址存储器，偶地址存储体与数据总线低8位相连，从低8位数据总线读/写一个字节；l当 =0时候，选择访问奇地址存储体，奇地址存储体与数据总线高8位相连，由高8位数据总线读/写一个字节；l当A0=0，=0时，访问两个存储体，读/写一个字A0D15D8 D7D0存储单元的访问A1-A19CSA0-A18D15-D8CSA0-A18BHE 奇地址奇地址（高字节）（高字节）存储体存储体 512K8bit 偶地址偶地址（低字节）（低字节）存储体存储体 512K8bitD0-D7无效无效有效有效无效无效有效有效访访问问一一个个字字 是控制是控制CPU高高8位数据总线的允许信位数据总线的允许信号，号，A0端是控制端是控制CPU低低8位数据总线上的允位数据总线上的允许信号。许信号。8086地址锁存器奇存储体偶存储体A1A19A0BHEA0A19BHED0D7D8D15BHEA0操作总线使用情况00从偶地址开始读/写一个字AD15-AD001从奇地址开始读/写一个字节AD15-AD810从偶地址开始读/写一个字节AD7-AD011无效l存储器中存放的信息称为存储单元的内容，例如，存储单元00100H中的内容为34H，则可以表示为（00100H）=34Hl一个字在存储器中的存储l例如（00100H）=1234Hl（00103H）=0152H在内存中的位置如下图3412520100100H00100H00103H00103H(00100H)=1234H (00103H)=0152H 可以知道，一个字可以从偶地址开始存放，也可以可以知道，一个字可以从偶地址开始存放，也可以从奇地址开始存放，从奇地址开始存放，但是但是8086CPU8086CPU访问存储器都是访问存储器都是以字为单位进行的，并从偶地址开始以字为单位进行的，并从偶地址开始l如果读写一个字节，那么只需要启动某个存储体，只有相应的8为数据在数据总线上有效l启动偶地址存储体的话，低8位数据有效，高8位数据被忽略l启动奇地址存储体的话，高8位数据有效，低8位数据被忽略00.10010H10011H11223300.10010H10011H112233 00 11(a)从偶地址上读一个字节(b)从奇地址上读一个字节l当CPU读写一个字的时候l如字单元地址从偶地址开始，只需访问一次存储体 33 22(c)从偶地址上读一个字00.10010H10011H11223310012H10013Hl如字单元地址从奇地址开始，那么CPU需要两次访问存储体 11(c)从奇地址上读一个字00.10010H10011H11223310012H10013H 22第一次取奇地址上数据（偶地址8位被忽略掉）第二次取偶地址上数据（奇地址8位被忽略掉）l为了加快程序运行速度，编程时候注意从存储器偶地址开始存放字数据，这种存放方式也称为“对准存放”l在8088CPU系统，外部数据线有8位，CPU每次访问存储器只读写一个字节，读写一个字需要两次访问存储器，这时候无需有BHE和A0来选择高8位和低8位，整个系统的运行速度会慢一点堆栈是利用RAM区中某一指定区域(由用户规定)，用来暂存数据或地址的存储区。堆栈段是由段定义语句在内存中定义的一个段，段基址由SS指定，栈顶是由堆栈指针SP指定的。堆栈区的栈底是固定的最高地址，其栈顶根据堆栈数据的压入或取出的变化不断改变。栈顶是堆栈区的最低地址，用堆栈指针SP指示。三、堆栈的概念C1000C0000向上增长SP栈底 堆栈存取数据的原则是“先进后出”，存取数据的方法是压入(PUSH)和弹出(POP)。指针SP的变化由CPU自动管理。每执行一条PUSH指令，SP(SP)2，SP指向新栈顶，然后将低位数据压入（SP）单元，高位数据压入（SP+1）单元。每执行一条POP指令，CPU先将当前的栈顶SP（低位数据）和SP+1（高位数据）中的内容弹出，然后再自动修改指针，SP(SP)2。SP指向新栈顶。例题例题例题例题 若已知当前若已知当前SS1050H，SP0008H，AX1234H，则则8086系统中堆栈的入栈和出栈操作如下图所示。系统中堆栈的入栈和出栈操作如下图所示。12AA10500H10501H10502H10503H10504H10505H10506H10507H10508H栈底栈底BB10509H段基址段基址(SS)AX3412123434PUSH AX1050AHBBAAAABB1234BX34POP BXPOP AX12栈顶栈顶栈顶栈顶SPSP000FAH000FBH000FCH000FDH000FEH000FFH00100H36H95H2、(SP)-2SPAH(000FFH)AL(000FEH)(SP)=00FEH(AX)=9536H(BX)=0475H(AX)=0475H(BX)=9536H1、MOVSP，0100H2、PUSHAX3、PUSHBX4、POP AX5、POP BX例：执行压栈和出栈的过程假设SS=0000H75H04H3、(SP)-2SPBH(000FDH)BL(000FCH)(SP)=00FCH1、设栈顶(SP)=0100H4、(000FCH)AL(000FDH)AH(SP)+2SP(SP)=00FEH 75H04H5、(000FEH)BL(000FFH)BH(SP)+2SP(SP)=0100H36H95Hl堆栈主要用于中断及子程序调用，也可以用于数据暂时保存。l在进行中断服务子程序和子程序调用前，原来CPU中现行的信息（IP，以及相关寄存器）都必须保存。在调用后，又必须恢复原来保存信息，这些由堆栈来完成。注意两点l1.先进入的内容要后弹出，保证返回寄存器内容不会发生错误l例如：PUSH AXl PUSH BXl PUSH CXl POP CXl POP AXl POP BXl这样会引起AX,BX原来保存的内容改变，AX与BX内容可以相互交换l2 PUSH和POP的指令要成对，如果不匹配的话，则会造成返回主程序的地址出错 例如：PUSH AXl PUSH BXl PUSH CXl 。l POP CXl POP BX l RET