为什么“段寄存器的值必须先乘以 16”？答案

【问题标题】：Why "segment register's value must first be multiplied by 16"?为什么“段寄存器的值必须先乘以 16”？
【发布时间】：2017-03-07 01:01:00
【问题描述】：

最近看了一本书，里面提到“段寄存器的值必须先乘以16”。

例如MOV AL, [ES:BX]表示将ES*16+BX的内容移动到寄存器AL。而且我在网上搜索了一些文章，也提到了这样的事情：

我只是想知道为什么 16 在这里？ 16 是什么意思？

更新：

我的意思是，如果我想访问地址 16，MOV BX, 16 和 MOV ES, 1 都一样吗？这对我来说很奇怪。我以为ES是最左边的位，如果ES是1，那么地址就是ES*65536+BX...

【问题讨论】：

为什么是 16？因为这就是芯片的设计方式。
所以这只是一个公式，我不需要，为什么？只记得没关系吗？
20 位地址总线是设计目标。封装无疑起了很大的作用，他们不敢制造超过 40 个引脚的芯片。一兆字节在当时是巨大，它确实持续了超过 15 年。
@HansPassant：不清楚为什么他们没有使段移位 8 (ES*256 + BX)，但仍然只构建了具有 20 位物理寻址的芯片。这意味着在 CPU 的初始模型中，段寄存器的前 4 位将被忽略（或必须全为零），但会给它增加 16 倍的空间。是否能够将段与此类重叠细粒度控制真的有用吗？还是不想设计一个逻辑地址空间大于物理支持的芯片？
重叠对于处理超过 64KB 的数据（“巨大”指针）很有用。乘数越小，在段大小粒度上浪费的地址空间就越少，使用大指针可以寻址的内存就越多。因此，它与获得 1 MB 地址空间所需的大小一样大。

标签： assembly

【解决方案1】：

在分段内存和 16 位地址空间的时代，它允许您寻址整个 1 MB 内存，这是原始 8086 支持的（它有一个 20 位外部地址总线），仍然保持两者“接近" 16 位宽的指针和段寄存器。

 ssssssssssssssss0000 +    segment (16 bit) * 16 (= left shift 4)
 0000pppppppppppppppp =    near pointer (16 bit)
------------------------
xaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa      physical address (20 bit + something)

（实际上你可以在 1 MB 之外增加近 64 KB，这最初会导致环绕，然后导致整个 A20 问题）

【讨论】：

能够通过这种细粒度的控制来重叠片段真的有帮助吗？还是不想设计一个逻辑地址空间大于物理支持的芯片？ 8 的细分市场转移似乎很自然，并为未来的扩展留出了 16 倍的空间。（段寄存器的高 4 位在只有 20 位物理地址的 CPU 上会被忽略，或者要求全为零，但这没关系。）
@PeterCordes：对不起，我真的没有答案——但这是一个有趣的问题，我很高兴看到答案。当我最初回答时，在我看来，这个问题更多的是关于“乘以 16 的目的是什么”而不是“为什么恰好 16”。（实际上，我正在考虑删除这个答案，因为我不知道对这个确切的决定给出准确的答案）
这是对 OP 问题的基本部分的一个很好的回答，其中包括 16 是什么意思？，也许“首先分割的意义是什么？ ”。扩展此答案的一个好方法是解决 RaymondChen 在 cmets 中指出的问题：如果您不需要为每个段单独使用 64k，但又不想只使用所有的 Tiny 代码模型，则重叠段很有用他们有相同的基础。（这回答了“为什么不是 65536”部分）
@PeterCordes 我认为 8 的转变可能会奏效，特别是因为小于 64K 的段可能会与前一个段重叠，而不会浪费空间填充最多 256 字节的边界。但我认为这归结为英特尔工程师以相反的方式思考它。他们决定使用 16 位段寄存器和 20 条地址线，因为 20 - 16 = 4，所以段移位应该是这样。如果他们觉得他们只能在其中塞入 19 个地址行，那么班次可能会是 3 个。

【解决方案2】：

获取内存地址的过程是：
基本内存寄存器*16 + 相对内存寄存器。

示例：
[ds:si]
假设 DS 存储值 700h 而 SI 存储值 7h，则指令将充当：
[700h:7h]
这将取消引用 7007h (700h*16+7h = 7007h) 的内存。

因此 [700h:7h] 与 [7007h] 相同。

为什么是 16？，十六进制数乘以 16 将等于将数字向左推所以：
700h*16=7000h

【讨论】：

你什么？ 700h:7h 为 700h*10h+7h（或 700h
你的答案仍然是错误的，即使在编辑之后！ 7010h (700h*16h+7h = 7010h)。
@Fifoernik 'h' 后缀表示值是十六进制值，也就是说 16h 表示十进制的 22，因此 700h*16h+7h != 7010h 。这就是你错的原因。
什么？粗体字正是 YOU 所写的答案。请放心，我知道我的十六进制。不要试图对我聪明！
@Fifoernik [link] (stackoverflow.com/questions/3030959/what-does-the-h-suffix-mean) 我不是想“对你聪明”，你声称我错了，但争论没有意义，因为 16 小时是22 以十进制表示。