8086/8088 是 Intel 早期的 16 位处理器,工作在 实模式(Real Mode) 下。其内存布局具有鲜明的时代特征,深刻影响了后续 x86 架构的设计。
一、核心特性
20 位地址线 + 1MB 寻址空间
- 地址总线:20 根(A0–A19)
- 最大物理内存:2²⁰ = 1,048,576 字节 = 1 MB
- 寻址方式:段地址:偏移地址(Segment:Offset)
- 物理地址 = 段地址 × 16 + 偏移地址
- 例如:0x07C0:0x0000 → 0x07C00
💡 虽然寄存器是 16 位,但通过分段机制可访问 1MB 空间。
二、标准内存布局(上电后)
| 0x00000 – 0x003FF | 中断向量表(IVT) | 256 个中断向量(每个 4 字节),共 1KB |
| 0x00400 – 0x004FF | BIOS 数据区(BDA) | 存储设备信息、键盘缓冲区等 |
| 0x00500 – 0x9FFFF | 常规内存(Conventional Memory) | DOS 程序可用的主内存(≈ 640 KB) |
| 0xA0000 – 0xBFFFF | Upper Memory Area (UMA) | 视频 RAM、适配器 ROM 等 |
| 0xA0000–0xAFFFF | 图形显存(如 VGA) | 文本/图形模式帧缓冲 |
| 0xB0000–0xB7FFF | 单色显存(MDA) | 旧式单色显示器 |
| 0xB8000–0xBFFFF | 彩色显存(CGA/EGA/VGA) | 文本模式:0xB8000 开始 |
| 0xC0000 – 0xDFFFF | 扩展 BIOS ROM | 硬盘控制器、网卡等 Option ROM |
| 0xE0000 – 0xEFFFF | 系统 BIOS ROM | 主板固件(POST、INT 服务例程) |
| 0xF0000 – 0xFFFFF | 系统 BIOS(复位向量) | CPU 启动时从此处取指令 |
🔑 关键点:
- 640 KB 墙:DOS 程序最多使用 640 KB 内存(0x00000–0x9FFFF)
- UMA(Upper Memory Area):384 KB(0xA0000–0xFFFFF)被硬件占用
三、详细区域解析
1. 中断向量表(IVT)— 0x00000 ~ 0x003FF
- 存放 256 个中断处理程序入口地址
- 每个条目:偏移(2B) + 段(2B)
- 重要中断:
- INT 10h:视频服务(显示字符)
- INT 13h:磁盘服务
- INT 16h:键盘输入
- INT 19h:引导加载
2. BIOS 数据区(BDA)— 0x00400 ~ 0x004FF
- 关键字段(偏移从 0x400 开始):
- 0x410:设备标志(内存大小、软驱数量等)
- 0x417:键盘状态(Shift/Caps Lock 等)
- 0x450:RS-232 串口基地址
3. 常规内存— 0x00500 ~ 0x9FFFF
- DOS 和应用程序的主要运行空间
- COM 程序:加载到 0x100(PSP 后)
- EXE 程序:由 DOS 加载器分配段
4. 视频内存 — 0xB8000(彩色文本模式)
- 每字符占 2 字节:ASCII + 属性
- 属性字节:背景色(高 4 位)、前景色(低 4 位)
- 示例:在屏幕左上角显示 'A'(白色):
mov ax, 0xB800
mov es, ax
mov word [es:0], 0x0741 ; 0x41='A', 0x07=白底黑字
5. 系统 BIOS ROM — 0xF0000 ~ 0xFFFFF
- CPU 复位后,CS=0xF000, IP=0xFFF0 → 从 0xFFFF0 开始执行
- 包含 POST(加电自检)和 BIOS 中断服务例程
四、重要限制与设计影响
| 1MB 寻址上限 | 早期 PC 无法直接使用 >1MB 内存 |
| 段重叠 | 同一物理地址有多种段:偏移表示(如 0x0000:0x0010 = 0x0001:0x0000) |
| 无内存保护 | 任何程序可读写任意内存(包括 BIOS 和 IVT) |
| 640KB 墙 | 成为 DOS 时代的著名瓶颈 |
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