爱了爱了，这篇寄存器讲的有点意思( 四 ) 作者：程序员cxuan原文链接：下面我们

CPU 内部的运算器一次最多能处理 16 位的数据

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运算器其实就是 ALU ，运算控制单元，它是 CPU 内部的三大核心器件之一，主要负责数据的运算。
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寄存器的最大宽度为 16 位

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这个寄存器的最大宽度值就是通用寄存器能处理的二进制数的最大位数
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寄存器和运算器之间的通路为 16 位

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这个指的是寄存器和运算器之间的总线，一次能传输 16 位的数据
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好了，现在你应该知道为什么叫做 16 位 CPU 了吧。
在你知道上面这个问题的答案之后，我们下面就来聊一聊如何计算物理地址。
8086 CPU 有 20 位地址总线，每一条总线都可以传输一位的地址，所以 8086 CPU 可以传送 20 位地址，也就是说， 8086 CPU 可以达到 2^20 次幂的寻址能力，也就是 1MB 。 8086 CPU 又是 16 位的结构，从 8086 CPU 的结构看，它只能传输 16 位的地址，也就是 2^16 次幂也就是 64 KB ，那么它如何达到 1MB 的寻址能力呢？
原来， 8086 CPU 的内部采用两个 16 位地址合成的方式来传输一个 20 位的物理地址，如下图所示

文章插图
叙述一下上图描述的过程
CPU 相关组件提供两个地址：段地址和偏移地址，这两个地址都是 16 位的，他们经由地址加法器变为 20 位的物理地址，这个地址即是输入输出控制电路传递给内存的物理地址，由此完成物理地址的转换。
地址加法器采用「物理地址 = 段地址 * 16 + 偏移地址」的方法用段地址和偏移地址合成物理地址。
下面是地址加法器的工作流程

文章插图
【爱了爱了，这篇寄存器讲的有点意思】其实段地址 * 16，就是左移 4 位。在上面的叙述中，物理地址 = 段地址 * 16 + 偏移地址，其实就是「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。基础地址其实就等于段地址 * 16 。
你可能不太清楚段的概念，下面我们就来探讨一下。
什么是段段这个概念经常出现在操作系统中，比如在内存管理中，操作系统会把不同的数据分成段来存储，比如「代码段、数据段、bss 段、rodata 段」等。
但是这些的划分并不是内存干的， cxuan 告诉你是谁干的，这其实是幕后 Boss CPU 搞的，内存当作了声讨的对象。
其实，内存没有进行分段，分段完全是由 CPU 搞的，上面聊过的通过基础地址 + 偏移地址 = 物理地址的方式给出内存单元的物理地址，使得我们可以分段管理 CPU 。
如图所示

文章插图
这是两个 16 KB 的程序分别被装载进内存的示意图，可以看到，这两个程序的段地址的大小都是 16380 。
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这里需要注意一点，8086 CPU 段地址的计算方式是段地址 * 16 ，所以， 16 位的寻址能力是 2^16 次方，所以一个段的长度是 64 KB 。
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段寄存器cxuan 在上面只是简单为你介绍了一下段寄存器的概念，介绍的有些浅，而且介绍段寄存器不介绍段也有「不知庐山真面目」的感觉，现在为你详细的介绍一下，相信看完上面的段的概念之后，段寄存器也是手到擒来。
我们在合成物理地址的那张图提到了相关部件的概念，这个相关部件其实就是段寄存器，即「CS、DS、SS、ES」。 8086 的 CPU 在访问内存时，由这四个寄存器提供内存单元的段地址。
CS 寄存器要聊 CS 寄存器，那么 IP 寄存器是你绕不过去的曾经。 CS 和 IP 都是 8086 CPU 非常重要的寄存器，它们指出了 CPU 当前需要读取指令的地址。