【寻址方式】基地址与偏移地址的详细解释

一、CPU与内存

在介绍基地址与偏移地址之前，首先需要知道 CPU 和内存之间的关系，我们都知道 CPU 为中央处理器，其为通用处理器，主要用于处理数据等，当时其内部的存储空间非常有限，因此需要将数据存到专门存储功能的内存当中。

如图所示，地址总线的作用是：CPU 通过地址找到对应的内存的物理数据的传递工具，CPU 和内存之间是通过 20 根地址总线连接的，由于计算机只能处理 0、1 二进制数据，每一条线可以处理 0、1 两种类型数据，所以20根地址总线总共能访问 2^20 = 1048576 个不相同的地址，也就是能搜索 1048576个地址范围内的内存。

一个地址代表一个存储单元，一个存储单元能够存储 1 字节数据，那么也就是 1048576 个地址 能够找到 1048576 个字节数据 = 1M 的数据，也就是说 20位地址总线总共也就能处理1M的内存数据。

二、CPU寻址

但是 CPU 的寻址能力只有16位，也就是能够访问到 2^16 = 65536 个地址，远远不够地址总线的 1048576 个地址，CPU 总共有 65536 个地址可以处理，也就是 64K 的内存空间，这样显然是远远不够的。

三、解决方案

假设外部地址共有 1M 的内存，也就是 1048576 个地址空间，利用 CPU 的 16 位的寻址能力去访问，CPU 内存为 64K，就可以将外部内存分为许多快，每一块的内存大小就为 CPU 的内存大小：64K，通过计算 1048576 / 65536 = 16，也就是需要将1M的内存空间分成 16 块 64K 的空间。

四、基地址与偏移地址

根据上面提出的解决方案，可以提出基地址与偏移地址的概念，将 1M 空间分为 16 块，每一块的空间为 64K，那么就用能表示 64K 空间的地址称为基地址，而分为 16 块，基地址在每加 1 的时候，在外部内存的地址就偏移了 16，我们就用能表示这 16 个偏移量的称为偏移地址。

举个栗子：

假设基地址为 ABCD，偏移地址为：0010

此时寻址的计算方法为：

基地址*16 + 偏移地址，也就是 ABCD * 16 + 0010

基地址转换成二进制为0000 1010 1011 1100 1101（ 为了满足20位地址总线传输，所以实际传递的数据是把前四位用0补齐，这样刚好20位，就可以在20位地址总线上传输 ）

将基地址乘以16就相当于二进制同时左移4位，也就是相当于在原来的二进制后补上四个0即：1010 1011 1100 1101 0000

最后加上偏移地址0010，为1010 1011 1100 1101 0010，这就是最终CPU访问的地址空间，这样就能在20位地址总线上传输并且访问到想要的地址。