微机原理与汇编语言第03章1

1、第第3章章第第3 3章：存储器系统章：存储器系统教学重点n 8086存储结构n SRAM、EPROM与与CPU的连接的连接第第3 3章章：3.1 半导体存储器概述半导体存储器概述除采用磁、光原除采用磁、光原理的辅存外，其理的辅存外，其它存储器主要都它存储器主要都是采用半导体存是采用半导体存储器储器本章介绍采用半本章介绍采用半导体存储器及其导体存储器及其组成主存的方法组成主存的方法CPUCACHE主存（内存）主存（内存）辅存（外存）辅存（外存）第第3 3章：章：3.1.1 半导体存储器的分类半导体存储器的分类按制造工艺按制造工艺双极型：双极型：速度快速度快、集成度低、功耗大、集成度低、功耗大MO

2、S型：速度慢、集成度高、型：速度慢、集成度高、功耗低功耗低按使用属性按使用属性随机存取存储器随机存取存储器RAM：可读可写可读可写、断电丢失、断电丢失只读存储器只读存储器ROM：正常只读、：正常只读、断电不丢失断电不丢失详细分类，请看图示第第3 3章：章：图图3.1 半导体存储器的分类半导体存储器的分类半导体半导体存储器存储器只读存储器只读存储器 （ROM）随机存取存储器随机存取存储器（RAM）静态静态RAM（SRAM）动态动态RAM（DRAM） 非易失非易失RAM（NVRAM）掩膜式掩膜式ROM一次性可编程一次性可编程ROM（PROM） 紫外线擦除可编程紫外线擦除可编程ROM（EPROM）电

3、擦除可编程电擦除可编程ROM（EEPROM）详细展开，注意对比第第3 3章：章：读写存储器读写存储器RAM组成单元组成单元速度速度集成度集成度应用应用SRAM触发器触发器快快低低小容量系统小容量系统DRAM极间电容极间电容慢慢高高大容量系统大容量系统NVRAM带微型电池带微型电池慢慢低低小容量非易失小容量非易失第第3 3章：章：只读存储器只读存储器ROM掩膜掩膜ROM：信息制作在芯片中，不可更改信息制作在芯片中，不可更改PROM：允许一次编程，此后不可更改允许一次编程，此后不可更改EPROM：用紫外光擦除，擦除后可编程；用紫外光擦除，擦除后可编程；并允许用户多次擦除和编程并允许用户多次擦除和编

4、程EEPROM（E2PROM）：）：采用加电方法在采用加电方法在线进行擦除和编程，也可多次擦写线进行擦除和编程，也可多次擦写Flash Memory（闪存）：能够快速擦写的（闪存）：能够快速擦写的EEPROM，但只能按块（，但只能按块（Block）擦除）擦除第第3 3章章：3.1.2 存储器的主要性能指标存储器的主要性能指标见书见书P-36P-36第第3 3章章：3.1.3 存储系统的层次结构存储系统的层次结构CPUCACHE主存（内存）主存（内存）辅存（外存）辅存（外存）3.2 8086存储器结构存储器结构寄存器是微处理器内部暂存数据的存储单寄存器是微处理器内部暂存数据的存储单元，以名称表示

5、元，以名称表示存储器则是微处理器外部存放程序及其数存储器则是微处理器外部存放程序及其数据的空间据的空间程序及其数据可以长久存放在外存，在程程序及其数据可以长久存放在外存，在程序需要时才进入主存序需要时才进入主存主存需要利用地址区别主存需要利用地址区别存储器单元的地址和内容存储器单元的地址和内容存储单元地址存储单元地址 ：8086系统中，为了标识和系统中，为了标识和存取每一个存储单元，给每个存储单元规定存取每一个存储单元，给每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址。一个编号，这就是存储单元地址。 存储单元的内容存储单元的内容 ：一个存储单元中存放的：一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内

6、容。信息称为该存储单元的内容。 物理地址和逻辑地址物理地址和逻辑地址对应每个物理存储单元都有一个唯一的对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号，就是物理地址，从位编号，就是物理地址，从00000HFFFFFH。分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形分段后在用户编程时，采用逻辑地址，形式为式为段基地址段基地址 : : 段内偏移地址段内偏移地址分隔符分隔符逻辑地址逻辑地址段地址说明逻辑段在主存中的起始位置段地址说明逻辑段在主存中的起始位置8086规定段地址必须是模规定段地址必须是模16地址：地址：xxxx0H省略低省略低4位位0000B，段地址就可以用，段地址就可以用16位数据表示，就能位数据表

7、示，就能用用16位位段寄存器表达段地址段寄存器表达段地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移量每段不超过每段不超过64KB，偏移地址也可用，偏移地址也可用16位位数据表示数据表示物理地址和逻辑地址的转换物理地址和逻辑地址的转换将逻辑地址中的段地址左移将逻辑地址中的段地址左移4 4位，加上偏移位，加上偏移地址就得到地址就得到2020位物理地址位物理地址一个物理地址可以有多个逻辑地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址逻辑地址 1460:1001460:100、1380:F001380:F00物理地址物理地址 14700H 14700H14700H

8、14700H146014600 0H H 100H100H14700H14700H138013800 0H H F00HF00H14700H14700H段地址左移段地址左移4 4位位加上偏移地址加上偏移地址得到物理地址得到物理地址3.2.1 数据信息的表达单位数据信息的表达单位计算机中信息的单位计算机中信息的单位二进制位二进制位BitBit：存储一位二进制数：存储一位二进制数：0 0或或1 1字节字节ByteByte：8 8个二进制位个二进制位，D D7 7D D0 0字字WordWord：1616位，位，2 2个字节，个字节，D D1515D D0 0双字双字DWordDWord：3232位

9、，位，4 4个字节个字节，D D3131D D0 0最低有效位最低有效位LSBLSB：数据的最低位，：数据的最低位，D D0 0位位最高有效位最高有效位MSBMSB：数据的最高位，对应字节、字、：数据的最高位，对应字节、字、双字分别指双字分别指D D7 7、D D1515、D D3131位位3.2.1 数据的存储格式数据的存储格式D7D0字节字节D15D0字字D31D0双字双字D7 D000006H78H00005H56H00004H12H00003H34H00002H00001H00000H低地址低地址3.2.1 存储单元及其存储内容存储单元及其存储内容每个存储单元都有一个编号；被称每个存储

10、单元都有一个编号；被称为存储器地址为存储器地址每个存储单元存放一个字节的内容每个存储单元存放一个字节的内容0002H0002H单元存放有一个数据单元存放有一个数据34H34H表达为表达为0002H0002H34H34H3.2.1 多字节数据存放方式多字节数据存放方式多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元：多字节数据在存储器中占连续的多个存储单元：存放时，存放时，低字节存入低地址，高字节存入高地址低字节存入低地址，高字节存入高地址；表达时，用它的表达时，用它的低地址表示低地址表示多字节数据占据的地址空多字节数据占据的地址空间。间。图图2.32.3中中2 2号号“字字”单元的内容为：单元的内容为

11、：0002H = 1234H0002H = 1234H2 2号号“双字双字”单元的内容为：单元的内容为：0002H = 78561234H0002H = 78561234H 80 x86处理器采用处理器采用“低对低、高对低对低、高对高高”的存储形式，被称为的存储形式，被称为“小端方式小端方式Little Endian”。 相对应还存在相对应还存在“大端方式大端方式Big Endian”。图表明了存储器中部图表明了存储器中部分存储单元存放信息情分存储单元存放信息情况。况。从图可看到从图可看到,地址为地址为34560H的字节的存储的字节的存储单元中的内容是单元中的内容是34H，而地址为而地址为34

12、561H的字的字节存储单元中的内容是节存储单元中的内容是12H。数据的地址对齐数据的地址对齐同一个存储器地址可以是字节单元地址、字同一个存储器地址可以是字节单元地址、字单元地址、双字单元地址等等单元地址、双字单元地址等等字单元安排在偶地址（字单元安排在偶地址（xxx0Bxxx0B）、双字单元）、双字单元安排在模安排在模4 4地址（地址（xx00Bxx00B）等，被称为）等，被称为“地址对地址对齐（齐（AlignAlign）”对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需对于不对齐地址的数据，处理器访问时，需要额外的访问存储器时间要额外的访问存储器时间应该将数据的地址对齐，以取得较高的存取应该将数据的地

13、址对齐，以取得较高的存取速度速度视具体情况来确定视具体情况来确定段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念段的概念存储器的分段管理存储器的分段管理8086CPU8086CPU有有2020条地址线条地址线最大可寻址空间为最大可寻址空间为2 220201MB1MB物理地址范围从物理地址范围从00000H00000HFFFFFHFFFFFH8086CPU8086CPU将将1MB1MB空间分成许多空间分成许多逻辑段（逻辑段（SegmentSegment）每个段最大限制为每个段最大限制为64KB64KB段地址的低段地址的低4 4位为位为0000B0000B这样，一个存储单元

14、除具有一个唯一的物理地址这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地址外，还具有多个逻辑地址外，还具有多个逻辑地址段寄存器和逻辑段段寄存器和逻辑段8086有有4个个16位段寄存器位段寄存器CS（代码段）指明（代码段）指明代码段代码段的起始地址的起始地址SS（堆栈段）指明（堆栈段）指明堆栈段堆栈段的起始地址的起始地址DS（数据段）指明（数据段）指明数据段数据段的起始地址的起始地址ES（附加段）指明（附加段）指明附加段附加段的起始地址的起始地址每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途每种逻辑段均有各自的用途代码段代码段（Code Se

15、gment）代码段用来存放程序的指令序列代码段用来存放程序的指令序列v 代码段寄存器代码段寄存器CS存放代码段的段地址存放代码段的段地址v 指令指针寄存器指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址指示下条指令的偏移地址处理器利用处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令取得下一条要执行的指令堆栈段堆栈段（Stack Segment）堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段确定堆栈所在的主存区域v堆栈段寄存器堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址存放堆栈段的段地址v堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用处理器利用SS:SP操作堆栈顶的数据操作堆栈顶的数据数据段

16、数据段（Data Segment）数据段存放运行程序所用的数据数据段存放运行程序所用的数据v数据段寄存器数据段寄存器DS存放数据段的段地址存放数据段的段地址v各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中）得到存储器中操作数的偏移地址操作数的偏移地址处理器利用处理器利用DS:EA存取数据段中的数据存取数据段中的数据附加段附加段（Extra Segment）附加段是附加的数据段，也用于数据的保存：附加段是附加的数据段，也用于数据的保存：v 附加段寄存器附加段寄存器ES存放附加段的段地址存放附加段的段地址v 各种主存寻址方式（有效地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储

17、器中操作数）得到存储器中操作数的偏移地址的偏移地址处理器利用处理器利用ES:EA存取附加段中的数据存取附加段中的数据串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域域如何分配各个逻辑段如何分配各个逻辑段程序的指令序列必须安排在代码段程序的指令序列必须安排在代码段程序使用的堆栈一定在堆栈段程序使用的堆栈一定在堆栈段程序中的数据默认是安排在数据段，也经程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段必须是附加段数据的存放比较灵活，实际上可以存放在数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种

18、逻辑段中任何一种逻辑段中段超越前缀指令段超越前缀指令没有指明时，一般的数据访问在没有指明时，一般的数据访问在DSDS段；使用段；使用BPBP访访问主存，则在问主存，则在SSSS段段默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令；默认的情况允许改变，需要使用段超越前缀指令；80868086指令系统中有指令系统中有4 4个：个：CS:CS:；代码段超越，使用代码段的数据；代码段超越，使用代码段的数据SS: SS: ；堆栈段超越，使用堆栈段的数据；堆栈段超越，使用堆栈段的数据DS: DS: ；数据段超越，使用数据段的数据；数据段超越，使用数据段的数据ES: ES: ；附加段超越，使用附加段的数据；附加段

19、超越，使用附加段的数据段超越的示例段超越的示例没有段超越的指令实例：没有段超越的指令实例：MOV AX,2000HMOV AX,2000H ；AXDS:2000HAXDS:2000H；从默认的；从默认的DSDS数据段取出数据数据段取出数据采用段超越前缀的指令实例：采用段超越前缀的指令实例：MOV AX,ES:2000HMOV AX,ES:2000H；AXES:2000HAXES:2000H；从指定的；从指定的ESES附加段取出数据附加段取出数据段寄存器的使用规定段寄存器的使用规定访问存储器的方式访问存储器的方式默认默认可超越可超越偏移地址偏移地址取指令取指令CSCS无无IPIP堆栈操作堆栈操作

20、SSSS无无SPSP一般数据访问一般数据访问DSDSCS ES SSCS ES SS有效地址有效地址EAEABPBP基址的寻址方式基址的寻址方式SSSSCS ES DSCS ES DS有效地址有效地址EAEA串操作的源操作数串操作的源操作数DSDSCS ES SSCS ES SSSISI串操作的目的操作数串操作的目的操作数ESES无无DIDI存储器的分段存储器的分段8086对逻辑段要求：对逻辑段要求：段地址低段地址低4位均为位均为0每段最大不超过每段最大不超过64KB8086对逻辑段并不要求：对逻辑段并不要求：必须是必须是64KB各段之间完全分开（即可以重叠）各段之间完全分开（即可以重叠）【例

21、】各独立段的分配情况示例。【例】各独立段的分配情况示例。设设CS=B000H、DS=1CDEH、SS=4200H、ES=0150H,它们分别为代码段、数据段、堆它们分别为代码段、数据段、堆栈段和附加段的段首址。自每个段首址开始，栈段和附加段的段首址。自每个段首址开始，各段均占各段均占64KB的范围，各段之间互不重叠。的范围，各段之间互不重叠。如图所示。如图所示。【例】各段相互重叠情况示例。【例】各段相互重叠情况示例。设设CS=0200H、DS=0400H、SS=0480H，这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址这样代码段、数据段和堆栈段的物理首地址分别为分别为02000H、04000H和和04

22、800H。其中代。其中代码段占码段占8KB地址空间，数据段占地址空间，数据段占2KB，堆栈，堆栈段占段占256B，SP=0100H。如图所示。如图所示。 8086CPU的地址线是的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为位的，这样最大可寻址空间应为220=1MB，其物理地址范围从，其物理地址范围从00000HFFFFFH。而。而8086CPU寄存寄存器都是器都是16位的。那么，这位的。那么，这1MB空间如何用空间如何用16位寄存器表达呢？位寄存器表达呢？根据要求可把根据要求可把1M字节地址空间划成若干逻辑段。每个逻辑字节地址空间划成若干逻辑段。每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地址（简称段首址）必须段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地址（简称段首址）必须是是16的倍数；二是逻辑段的最大长度为的倍数；二是逻辑段的最大长度为64K。按照这两个条件，。按照这两个条件，1M字节地址空间最多可划分成字节地址空间最多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成个逻辑段，最少也要划分成16个逻个逻辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。辑段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以重叠。1MB空间的分段空间的分段1MB1MB空间最多