8086的存储器组织
存储器的基本存储单位是字节,每个字节用唯一的地址码表示。
- 若存放的信息是8位的字节数据,将按顺序存放;
- 若存放的信息是16位的字数据,则将字的高位字节放在高地址中,低位字节放在低地址中。
- 若存放的信息是32位的双字指针数据,其低位地址中的字数据是偏移量,高位地址中的字数据是段基址
存储器引脚
所有存储器件都通用的引脚是
- 地址输入引脚
- 数据输出 或 数据输入/输出引脚
- 选择输入引脚
- 控制输入引脚( 用于选择读或写操作)
地址线
地址输入用来选择存储器件中的一个存储单元。从A0到An输入,这里的n = 地址线数目减一。
存储单元的数量和地址线之间的关系:
存储单元数量的二进制数位数 = 地址线数目
数据线
通过数据线输入数据存储,也能够提取数据。
数据线从D0到Dn,其中n = 存储单元位宽 - 1
选择线
常称为片选(CS*),片允许(CE*),或简单地称为选择输入(S*)。
选择线上信号为逻辑0时,存储器件执行一次读或写操作。如果是逻辑1,则存储器件不能进行读或写操作(处于禁用状态)
控制线
Read-Only Memory:
OE*(Output Enable)或G*(输出选通),允许数据从输出数据线流出。
当OE和CS均有效时,输出允许,若OE*无效,则输出线被禁止在高阻抗状态。
Random Access Memory:
- 如果只有一个控制输入,常称为R/W*
- 如果有两个控制输入,通常标为WE*(Write Enable)或W和OE或G*。
- WE有效时,存储器才能执行一次写操作,OE有效时,存储器才能执行一次读操作。若WE和OE都无效,此时数据线处于高阻抗状态
字数据的存取——奇偶分体
为了能对存储器进行字节寻址和整字(16位)的读写,把存储器分成容量相等的两个字节存储体——“偶存储体”和“奇存储体”
- 偶存储体同DB的低8位D7-D0相连
- 奇存储体同DB的高8位D15-D8相连
- AB的An-A1同两个存储体中的地址线An-1-A0
- 最低位地址线A0和BHE*用来选择存储体
这样可以选择:
- 传送两个字节(整字数据)
- 传送奇地址的高位字节
- 传送偶地址的低位字节
存放字数据时:
- 低地址为偶数,高地址为奇数存放的字被称为规则字
- 低地址为奇数,高地址为偶数存放的字被称为规则字
读取规则字时,D7-D0传输偶存储体中的低8位数据,D15-D8传输奇存储体中的高8位数据。
读取非规则字时,若和读取规则字一样同时读取,则D7-D0传输的是实际上是高8位数据,D15-D0传输的实际上是低8位的数据。字数据被颠倒了。所以读取非规则字时,需要分开读取。在第一个总线周期,D15-D8从奇地址单元读取数据高8位,第二个总线周期,D7-D0从偶地址单元读取数据的高8位。
对于8086,非规则字的读取需要两个总线周期,规则字的读取只需要一个总线周期()
对于8088,非规则字和规则字都要用两个总线周期(8088仅有8条数据线,16位的数据一定要读两遍)。
微机原理的问题:为什么8086存取一个非规则字比存取一个规则字多用一个总线周期?
分段管理
8086有20根地址线,拥有220=1M字节的内存空间,但8086的内部寄存器是16位的,只能直接寻址64KB的地址空间(216字节),为此16位微处理器引入分段概念。
8086把1MB空间分为若干逻辑段,每个段最多可以包含64KB的连续存储单元。
段和段之间可以是连续的,分开的,部分重叠的或完全重叠的。
每个段的起始地址值又叫段基址(Base Address),段区的分配工作由操作系统完成,也允许程序员手动指定。
物理地址和逻辑地址
物理地址:
CPU和存储器进行数据交换时使用的地址,是唯一能够表示存储空间每个字节单元的地址。用20位二进制数或5位十六进制数表示。
逻辑地址:
由两部分组成
- 段基址
- 偏移量
偏移量是指存储单元所在位置离段基址的偏移距离,又称偏移地址。基址和逻辑地址都用无符号16位二进制数或4位十六进制数表示。
物理地址 = 逻辑地址左移4位 + 偏移地址(通过地址加法器完成)
段基址来源于4个段寄存器,偏移地址来源于SP,BP,SI,DI和IP
I/O组织
8086系统和外设之间都是通过I/O芯片联系的。每个I/O芯片都有一个端口或者几个端口,一个端口对应芯片内部的一个寄存器或者一组寄存器。微机系统要为每个端口分配一个地址,这个地址叫端口号。
8086是用地址线的低16位来寻址8位I/O端口的,因此CPU可访问216 = 65536个I/O端口,并且,I/O端口的64KB寻址空间不需要分段。
通过M/IO*信号可以区分当前访问的是存储器还是I/O地址