什么是物理地址？

注意，本篇中数字后的D和H表示十进制和十六进制，注意区别

物理地址不是真实地址。CPU访问的是虚拟地址空间，每一个内存单元在空间中都有个唯一的地址。

CPU通过地址总线送入存储器的，必须是一个内存单元的物理地址。在 CPU向地址总线上发出物理地址之前，必须要在内部先形成这个物理地址。不同的CPU可以有不同的形成物理地址的方式。

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位的。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，对于16位CPU ,能一次性处理、传输、暂时存储16位的地址。

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。

重要

8086CPU有 20位地址总线，可以传送20位地址，达到1MB寻址能力。即能表示2^20个不同的地址，一共是2^20^=1048576byte=1024k=1M。（一个地址指向一个内存单元，8bit）。但是8086CPU又是16位结构，在内部一次性处理、传输、暂时存储的地址为16位。从8086CPU的内部结构来看，如果将地址从内部简单地发出，那么它只能送出16位的地址，表现出的寻址能力只有64KB。

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。

（所以，内存的大小关键在于地址总线的宽度。）

逻辑结构

当8086CPU要读写内存时：

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;
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；
地址加法器将两个16位地址合成为一个20位的物理地址；
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；
输入输出控制电路将20位物理地址送上地址总线；
20位物理地址被地址总线传送到存储器。

地址加法器采用物理地址=段地址X16D+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。例如，8086CPU要访问地址为123C8(H)的内存单元，此时

	十六位地址A	十六位地址B
第一步	1230（段地址）	00C8（偏移地址）
第二步	送入地址加法器	送入地址加法器
第三步	1230H*16D	00C8
第四步	12300+00C8=123C8
第五步	送到地址总线

“段地址*16D”更好的说法是左移4位。一个数据的二进制形式左移N位，相当于该数据乘以2 的N次方。

一个数据的十六进制形式左移1位，相当于乘以16；—个数据的十进制形式左移1位，相当于乘以10；一个X进制的数据左移1位，相当于乘以X。

注意：在内存中全是二进制的，对于乘多少的数字最好不要关注太多，非常容易混乱，每次算的时候还是用位移运算。

“段地址x16D+偏移地址=物理地址”的本质含义

“段地址X16+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X16）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“基础地址+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X16可看作是基础地址。

注意：16是十进制的。在乘的时候要乘10H，因为段地址是十六进制的。

下面，我用两个与CPU无关的例子做进一步的比喻说明。
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，学校位于路的起点（从路的起点到学校距离是0米）。

你要去图书馆，问我那里的地址，我可以用两种方式告诉你图书馆的地址：
（1）从学校走2826m到图书馆。这 2826m可以认为是图书馆的物理地址。

（2）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是相对于基础地址的偏移地址（以基础地址为起点的地址）。

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X16D+偏移地址=物理地址”的思想。
我们为上面的例子加一些限制条件，比如，只能通过纸条来互相通信，你问我图书馆的地址我只能将它写在纸上告诉你。显然，我必须有一张可以容纳4 位数据的纸条，才能写下2826这个数据。

不巧的是，我没有能容纳4 位数据的纸条，仅有两张可以容纳3 位数据的纸条。这样我只能以这种方式告诉你2826这个数据。

在第一张纸上写上200D（段地址），在第二张纸上写上826D（偏移地址）。假设我们事前对这种情况又有过相关的约定：你得到这两张纸后，做这样的运算：200D（段地址)*10D+826D（偏移地址）=2826D（物理地址）。
8086CPU就是这样一个只能提供两张3位数据纸条的CPU。当然，现在的许多计算机都是32位的，即字长是4字节，8字节的也很多。

段的概念

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。如图所示，我们可以认为：地址10000H~~100FFH的内存单元组成一个段，该段的起始地址（基础地址）为 10000H，段地址为1000H，大小为100H；我们也可以认为地址10000H~~1007FH、10080H~100FFH的内存单元组成两个段，它们的起始地址（基础地址）为：10000H和10080H，段地址为:1000H和 1008H,大小都为80H。

以后，在编程时可以根据需要，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。有两点需要注意：段地址X16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。

注意，因为只要加起来是那个物理地址，所以可以用不同的段地址和偏移地址构成同一个物理地址。

段寄存器

段地址由段寄存器提供，8086CPU有4个段寄存器:CS,DS,SS,ES.这里先看看CS和另一个指令指针寄存器IP.在8086PC机中,任意时刻，设CS中的内容为M, IP中的内容为N, 8086CPU将从内存M*16+N单元开始，读取一条指令并执行.