存储器的组织信息

电脑教程 2021-10-04 09:13:52

计算机存储信息的基本单位是一个二进制位（bit），一个位可存储的二进制数。0或者1.

一般使用小写字母b。八个二进制组成一个字节（byte）常用大写字母B表示。

1、存储模型

主存储器需要处理器通过总线进行访问，成为物理存储器。物理存储器的每一个存储单元有唯一的地址即物理地址。物理地址空间从0开始顺序编排，到处理器的最大地址单元。如806处理器支持1MB的存储器。其物理空间0~2^20-1

高性能处理器集有存储管理单元MMU，操作系统运行在MMU运行在主存储空间。存储管理单元提供分段和分页管理机制，以存储模型形式提供程序员使用主存储器

（1）平展存储模型

对程序来说存储器是一个连续的地址空间。成为线性地址空间，程序需要的代码数据和堆栈全部都在这个地址空间中。IA32处理器支持的线性地址空间是4GB

（2）段式存储模型

对于程序来说存储器由一组独立的地址空间组成。这个空间称之为段，通常代码、数据和堆栈位于分开的段中。程序利用逻辑地址寻址段中的每个字节单元，每个段都可以达到4GB。在处理器内部，所有的段都被映射到线性地址空间。程序访问一个存储单元时，处理器会将逻辑地址转换成线性地址。优点是用段式存储模型的主要目的是增加程序的可靠性。

（3）实地址存储模型

实地址存储模型是段存储模型的一个特例。其线性地址的最大为1MB，有最大为64KB的多个段组成

2、工作方式

工作方式决定了可以使用的指令和存储模型。

（1）保护方式

保护方式是IA32处理器固有的工作状态，在保护方式下IA32处理器能够发挥全部功能，可以充分的利用其强大的段页式存储管理以特权和保护能力。可以使用32条地址总线，可寻址范围达到4GB

（2）实地址方式

通电或者是复位后，IA32处理器采用的是实地址方式，可寻址的1MB去物理存储空间，每个段最大不超过64KB，但可以使用32位寄存器，32位操作数，32位寻址方式。相当于32位处理的快速8086.

（3）系统管理方式

管理方式是为操作系统和核心程序提供节能管理和系统安全管理等机制，进入系统管理方式后，处理器首先保存当前运行程序和任务的基本信息，然后切换到一个分开的地址空间，执行系统管理相关的程序。

系统管理方式切换到的地址空间，称为系统管理RAM

3、逻辑地址

逻辑地中由段基地址和偏移地址组成，段基地址确定段在主存的起始地址。以段基地址为起点，段内的位置可以有偏移量指出。

程序利用ss获得当前堆栈段的段基地址，堆栈指针寄存器esp保存堆栈栈顶的偏移地址。

4、段选择器

逻辑地址的段基地址部分由16位的段寄存器确定，段寄存器保存16位的段选择器，段选择器是一种特殊的指针。指向对应的段描述符。每个段描述符有三个字段。包括段基地址，段长度和该段的访问权字节。

平展模型下，6个段寄存器都指向线性地址空间的地址0位置，即段基地址等于0.偏移地址等于线性地址。应用程序通常设置两个重叠的段：一个用于代码，一个用于数据和堆栈。CS段寄存器指向代码段，其他的段寄存器指向数据段和堆栈段。

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