[零基础入门学习]·05·基础知识·内存地址空间·主板·各类存储芯片·内存地址空间

1.11 内存地址空间（概述）

  什么是内存地址空间呢？举例来讲，一个CPU的地址总线宽度为10，那么可以寻址1024个内存单元，这1024个可寻到的内存单元就构成这个CPU的内存地址空间。下面进行深入讨论。首先需要介绍两部分基础知识，主板和接口卡。

1.12 主板

  在每一台PC机中，都有一个主板，主板上有核心器件和一些主要器件，这些器件通过总线（地址总线、数据总线、控制总线）相连。这些器件有CPU、存储器、外围芯片组、扩展插槽等。扩展插槽上一般插有RAM内存条和各类接口卡。

1.13 接口卡

  计算机系统中，所有可用程序控制其工作的设备，必须受到CPU的控制。CPU对外部设备都不能直接控制，如显示器、音箱、打印机。直接控制这些设备进行工作的是插在扩展插槽的接口卡。扩展插槽通过总线和CPU相连，所以接口卡也通过总线同CPU相连。CPU可以直接控制这些接口卡，从而实现CPU对外设的间接控制。简单地讲，就是CPU通过总线向接口卡发送命令，接口卡根据CPU的命令控制外设进行工作。

1.14 各类存储芯片

  一台PC机中，装有多个存储器芯片，这些存储器芯片从物理连接上看是独立的、不同的器件。从读写属性上看分为两类：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。随机存储器可读可写，但必须带电存储，关机后存储的内容丢失；只读存储器只能读取不能写入，关机后其中的内容不丢失。这些存储器从功能和连接上又分为以下几类。

• 随机存储器
  用于存放供CPU使用的绝大部分程序和数据，主随机存储器一般由两个位置上的RAM组成，装在主板上的RAM和插在扩展槽上的RAM。
  *装有BIOS（Basic Input/Output Systme，基础输入/输出系统）的ROM
  BIOS是由主板和各类接口卡（如显卡、网卡等）厂商提供的软件系统，可以通过它利用该硬件设备进行最新基础的输入输出。在主板和某些接口卡上插有存储相应BIOS的ROM。例如，主板上的ROM中存储着主板的BIOS（通常称为系统BIOS）；显卡的ROM中存储着显卡的BIOS；如果网卡上装有ROM，那其中就可以储存网卡的BIOS。
• 接口卡上的ROM
  某些接口卡需要对大批量输入、输出数据进行暂时存储，在其上装有RAM。最典型的是先显示卡上的RAM，一般 称为显存。显示卡随时将显存中的数据向显示器上输出。换句话说，我们将需要先生的内存写入显存，就会出现在显示器上。

  图1.7 展示了PC系统中各类存储器的逻辑连接情况。

1.15 内存地址空间

  上述的这些存储器，在物理上是独立的器件，但是在以下两点上相同。

• 都和CPU总线相连
• CPU对他们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令。

  这也就是说，CPU在操控它们的时候，把它们都当做内存来对待，把它们总的看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，这些逻辑存储器就是我们所说的内存地址空间。在汇编这本课中，我们所面对的是内存地址空间。

  图1.8 展示了 CPU 将系统中各类存储器看作一个逻辑存储器的情况。

图1.8 将各类存储器看作一个逻辑存储器

  在图1.8中，所有的物理存储器被看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间。CPU在这段地址空间中读写数据，实际上就是在相对应的物理存储器中读写数据。

  假设图1.8中的内存地址的地址段分配如下。

  地址0~7FFFH的32KB空间为随机存储器的地址空间；
  地址8000H~9FFFH的8KB空间为显存地址空间；
  地址A000H~FFFFH的24KB空间为各个ROM的地址空间。

  这样，CPU向内存地址为1000H的内存单元中写入数据，这个数据就被写入主随机存储器中；CPU向内存地址为8000H的内存单元写入数据，这个数据就被写入显存中，然后会被显卡输出到显示器上；CPU向内存地址为C000H的内存单元中写入数据的操作是没有结果的，C000H单元中的内容不会被改变，C000H单元实际上就是ROM存储器中的一个单元。

  内存地址空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。8086CPU地址总线宽度为20，可以传送2²⁰个不同的地址信息（大小从0至2²⁰-1）。即可以定位2²⁰个内存单元，则8086PC的内存地址空间大小为1MB。同理，80386CPU的地址总线宽度为32，则内存地址空间最大为4GB。 雪舞注释:2²⁰ = 1048576/1024 = 1024KB = 1MB

  我们在基于一个计算机硬件系统编程的时候，必须知道这个系统中的内存地址空间分配情况。因为当我们想在某类存储器中读写数据的时候，必须知道它的第一个单元的地址和最后一个单元的地址，才能保证读写操作是在预期的存储器中进行。比如，我们希望向显示器输出一段信息，那么必须将这段信息写到显存中，显卡才能将它输出到显示器上。要向显存中写入数据，必须知道显存在内存地址中的地址。

  不同的计算机系统的内存地址空间分配情况是不同的，图1.9展示了8086PC机内存地址分配的基本情况。

图1.9 8086PC机内存地址空间分配

  图1.9 告诉我们，从地址0~9FFFF的内存单元中读取数据，实际上就是在读取主随机存储器中的数据；向地址A0000~BFFFF的内存单元中写数据，就是向显存中写入数据，这些数据会被显示卡输出到显示器上；我们想地址C0000~FFFFF的内存单元写入数据的操作的无效的，因为这等于改写只读存储器中的内容。

内存地址空间

  最终运行程序的是CPU，我们用汇编语言编程的时候，必须要从CPU的角度考虑问题。对CPU来讲，系统的所有存储器中的存储单元都处于一个统一的逻辑存储器中，它的容量受CPU寻址能力的限制。这个逻辑存储器即是我们所说的内存地址空间。

  对于初学者，这个概念比较抽象，我们在后续的课程中将通过一些编程实践，来增加感性认识。