Организация памяти микропроцессорного устройства

Адресуемая область памяти составляет 1Мбайт, разрядность адреса 20 бит. Микропроцессор внутри манипулирует логическими адресами содержащими шестнадцати разрядный базовый адрес сегмента и шестнадцати разрядное внутрисегментное смещение. Логические адреса преобразуются микропроцессором в логические, исполнительные двадцати разрядные адреса путем сложения смещения с предварительно сдвинутым на 4 разряда в сторону старших адресов сегментным адресом (младшие 4 разряда заполняются нулями).

Такая организация формирования адреса требует использования специального механизма сегментации памяти. Все адресуемое пространство разбивается на сегменты емкостью на 64Кбайта каждый, так как начальный адрес каждого сегмента в четырех младших разрядах содержат нули, то сегменты могут начинаться на границах блока 16 байт. Два смежных байта образуют двухбайтное слово, причем старший байт хранится в ячейке с большим адресом. Слово может начинаться по четному или нечетному адресу. В первом случае слово передается за один цикл шины, во втором за два. Поэтому для повышения производительности слова нужно размещать по четным адресам памяти. Начальный адрес сегмента хранится в шестнадцати разрядном сегментном регистре, а обращение к байту или слову внутри сегмента осуществляется с использованием шестнадцати разрядного смещения, формируемого в операционном устройстве.

Большинство команд оперирует только шестнадцати разрядным смещением, а сегментные адреса находятся в одном из четырех регистров. Каждый сегментный регистр задает начальный адрес либо сегмента кода CS (т.е. программы), данных DS, стека SS и экстра кода ES. Выборка команд осуществляется из текущего сегмента по адресу, сформированному сложением содержимого CS и смещением - содержимого указателя команд IP. При формировании исполнительных адресов данных содержимое DS суммируется со смещением, выдаваемым из операционного устройства (кроме тех случаев, когда смещение формируется через регистры BP или SP, а в операциях с цепочками через регистр DI). Все обращения к стеку, в том числе неявные действия при прерываниях, обращения к подпрограммам и при возвратах, а так же явные операции : включение в стек и исключение из стека осуществляется через сегментный регистр SS. В операциях над цепочками байт с использованием индексного регистра DI исполнительный адрес формируется через экстракодный регистр ES. Сегментные регистры не используются только при выполнении команд ввода вывода. В любой команде может предшествовать однобайтный префикс пере сегментирования (т.е. принудительное задание сегмента). Основное назначение сегментных регистров это динамическое перемещение программ и данных в памяти, которые необходимы в программной среде. Манипуляции с сегментными регистрами осуществляет операционная система.