"存储器的分段-数据结构第二章教程"
在计算机系统中,存储器扮演着至关重要的角色,因为它负责保存程序和数据。在本文档中,我们聚焦于80x86架构下的存储器分段机制,这是数据结构第二章教程中的一个重要知识点。该体系结构具有20根地址线,这使得它能够访问从00000H到FFFFFH的地址范围,总计1MB的存储空间。然而,由于机器字长是16位,因此单个地址只能表示从0000H到FFFFH,即64KB的地址范围。
存储器的分段策略被引入以解决这一限制。在这种机制下,内存被划分为若干个小段,每个逻辑段的起始地址必须是16的倍数,并且每个段的最大长度不能超过64KB。这意味着1MB的存储空间最多可以被划分为64,000(即64K)个这样的逻辑段。这些段可以连续,也可以不连续,甚至可以相互重叠,提供了更大的灵活性。
逻辑地址由两部分组成:段地址和偏移地址。例如,逻辑地址1000:0000H表示的是段地址1000H加上偏移地址0000H。物理地址则是通过将16倍的段地址与偏移地址相加得到,这样可以形成完整的20位地址,从而访问整个1MB的存储空间。
存储器的逻辑分段在实际应用中带来了诸多优势。首先,它允许程序在内存中进行重定位,这意味着程序可以在不同的内存位置运行而不影响其功能。其次,这种机制使得实模式的程序能够在保护模式下继续运行,提供了向更高级操作系统的平滑过渡。最后,存储器的分段有助于程序和数据的分离,使得代码、数据和堆栈等可以独立管理,提高了系统的效率和安全性。
例如,我们可以看到一个示例,其中包含三个逻辑段:64KB的代码段、数据段和堆栈段,分别位于01500H、42000H和1CD00H处。每个段都有自己的段寄存器(如CS、DS、SS),用于存储段地址。通过这种方式,系统能够有效地管理和访问这些不同区域的数据。
此外,为了理解字节和字在存储器中的存储方式,我们注意到每个字节有一个唯一的地址,并且字通常由两个连续的字节组成,低位字节存储在低地址,高位字节存储在高地址。字单元地址由其低地址表示,如(10000H, 10001H)存储了一个字内容为269FH。
总结来说,80x86架构的存储器分段是一种有效的内存管理方法,它克服了16位地址限制,允许程序的重定位和保护模式运行,并支持程序和数据的分离。通过理解这一机制,开发者和系统设计者能够更好地优化程序性能和系统资源的利用。