8086CPU 中的物理地址
前言
关于 8086CPU 的物理地址，其实在上汇编语言这门课的时候，我对于这个概念是十分理解的，但是隔了一段时间之后，就忘掉了。所以，好记性不如烂键盘，还是记录一下比较好，这样一来，以后复习的时候比较方便。
8086CPU 的物理地址让人感到有点奇怪的原因
8086CPU 有 20 位地址总线，可以传送 20 位地址，达到 1MB 寻址能力（注一）。而 8086CPU 又是 16 位结构（注二），在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为 16 位。
而为了有效利用 20 位地址总线，8086CPU 采用了一种在内部用两个 16 位地址合成的方法来形成一个 20 位的物理地址。
物理地址的计算方法如下：
物理地址 = 段地址 × 16 + 偏移地址（注三）
“段地址×16+偏移地址=物理地址”的本质含义
“段地址×16+偏移地址=物理地址”的本质含义是：CPU 在访问内存时，用一个基础地址（段地址×16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。
更一般地说，8086CPU 的这种寻址功能是“基础地质+偏移地址=物理地址”寻址模式的一种具体实现方案。8086CPU 中，段地址×16可看作是基础地址。
下面用两个比喻来进一步说明。
第一个比喻说明“基础地址+偏移地址=物理地址”的思想。
比如说，学校、体育馆、图书馆同在一条笔直的单行路上，如下图，学校位于路的起点（从路的起点到学校的距离是 0 米）。
我们可以用两种方式来描述图书馆的地址：
- 从学校走 2826m 到图书馆。这 2826m 可以认为是图书馆的物理地址。
- 从学校走 2000m 到体育馆，从体育馆再走 826m 到图书馆。第一个距离 2000m，是相对于起点的基础地址，第二个距离 826m 是相对于基础地地址的偏移地址。
第一种方式是直接给出物理地址 2826m，而第二种方式是用基础地址和偏移地址相加来得到物理地址的。
第二个比喻进一步说明“段地址×16+偏移地址=物理地址”的思想。
比如有一个 4 位数
假设有某种限制，我们只能使用 3 位数，那么，我们可以用下面这两个 3 位数来表示上面的 4 位数，
表示方法为：200（段地址）×10+826（偏移地址）=2826（物理地址）。这和 8086CPU 表示物理地址的方法是类似的。
段的概念
我们注意到，“段地址”这个名称包含着“段”的概念。这种说法可能对一些学习者产生了误导，使人误以为内存被划分成了一个个的段，每一个段有一个段地址，实际上不是这样。
其实，内存并没有分段，段的划分来自于 CPU，由于 8086CPU 用“基础地址（段地址×16）+偏移地址=物理地址”的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以用分段的方式来管理内存。如下图所示，我们可以认为：地址10000H~100FFH 的内存单元组成了一个段，该段的起始地址（基础地址）为 10000H，段地址为 1000H，段大小为 100H；我们也可以认为地址 10000H1007FH、10080H100FFH 的内存单元组成两个段，它们的起始地址（基础地址）分别为：10000H 和 10080H，段地址分别为：1000H 和 1008H，大小都为 80H。
在编程中，我们可以根据需要，将若干地址连续的内存单元看作一个段，用段地址×16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。
有两点需要注意：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；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。
注释：
注一：这里的寻址能力是 1MB，因为
$2^{20} = 1024 \times 1024$，它可以表示
$1024 \times 1024$ 个不同的 8
位二进制数，即一个字节（Byte），所以 20 位地址总线的寻址能力是 1MB。
注二：16 位结构描述了一个 CPU 具有下面几方面的结构特性 -
运算器一次最多可以处理 16 位的数据； - 寄存器的最大宽度为 16 位； -
寄存器和运算器之间的通路为 16 位。
注三：段地址×16相当于向左移动了一位，因为这里是 16 进制。
参考：《汇编语言》（王爽）