物理地址是怎么确定的？以8086为例

物理地址

我们知道，CPU 访问内存单元时，要给出内存单元的地址。所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，我们将这个唯一的地址称为物理地址。

8086是16位结构的CPU，这也就是说，在8086内部，能够一次性处理、传输、暂时存储的信息的最大长度是16位。内存单元的地址在送上地址总线之前，必须在CPU中处理、传输、暂时存放。

而上一篇我们讲到，地址总线的宽度决定CPU的寻址能力。8086有20根地址总线，可以传送20位地址，所以其寻址能力为2^20B，即1M。

很自然地，这里产生了矛盾：如果只是简单地将地址从内部发出，那么8086只能发出16位的地址，表现的寻址能力也就只有2^16byte，即64KB。这这与1M的寻址能力不符！

那么如何解决该矛盾呢？

在正式讨论之前，我们换一个话题。如下图所示，假如大熊要去图书馆，询问胖虎图书馆的具体位置（物理地址），于是胖虎告诉他：

（1）你可以从从学校走2826米能到图书馆；

（2）也可以从学校走2000米到体育馆，再走826米就是图书馆。

显然，两种方式大熊都能找到图书馆的位置。

那么现在加一些限制条件，比如大熊和胖虎之间用如下的方格纸进行通信，那么按照第一种方式直接写入2826表示图书馆的位置就能准确定位。

如果现在再加一个限定条件：假如方格个数只有三个，如何才能定位图书馆的位置呢？

只能采用第二种方式咯：先找到体育馆，再通过偏移的826米找到图书馆。

概括表述为：先用200米表示起始位置，我给它起个名字叫段地址，将200米乘以10的位置我们叫它基地址，基地址再加上偏移位置826米，正好是2826米，也就是图书馆的位置！

好了，我们再回到8086CPU确定物理地址的方式上来，根据上面的例子我们就能解决CPU内部与数据总线的矛盾。8086CPU采用一种在内部用两个16位地址合成的方法来形成一个20位的物理地址。

(1) CPU中的相关部件提供两个16位的地址，一个称为段地址，另一个称为偏移地址；

(2)段地址和偏移地址通过内部总线送入一个称为地址加法器的部件;

(3)地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址;

(4)地址加法器通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路;

(5)输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线;

(6)20位物理地址被地址总线传送到存储器。

动图演示如下：

地址加法器采用物理地址=段地址x16+偏移地址的方式合成物理地址，其思想和上述例子中找图书馆的位置时如出一辙的，只不过从10进制变成了计算机的16进制。

当个体受限时，借助外力以及互相配合则显得尤为重要！

君子性非异也，善假于物也。——荀子

两点注意:

（1）段地址×16必然是16的倍数，所以一个段的起始地址也一定是16的倍数;

（2）偏移地址为16位，16位地址的寻址能力为64KB，所以一个段的长度最大为64KB。

总结

• CPU将若干地址连续的内存单元看作一个段，用段地址x16定位段的起始地址(基础地址)，用偏移地址定位段中的内存单元；
• 物理地址=段地址x16+偏移地址