主存编址是什么

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计算机怎么知道去哪里找关键的信息，通过这篇文章您将彻底了解。

主存编址概念

邮递员（CPU）需要根据邮件上的地址编号，准确找到对应的邮箱投递或取出信件。这正是主存编址的基本概念：为计算机主存储器（内存）的每一个存储单元分配一个唯一、有序的地址编号，以便CPU能够根据地址准确地找到并访问（读/写）其中的数据。

主存是什么

主存是计算机中用于存放当前正在运行的程序和所需数据的硬件，通常是DRAM（动态随机存取存储器）。它在逻辑上被看作一个巨大的“一维线性地址空间”，像一排排连续编号的邮箱或房间，从地址0开始，按顺序延伸到最大地址。

编址的对象是什么

编址方式的演变

计算机内存编址经历了从简单到复杂的发展过程。早期的计算机系统主要采用按字编址的方式，每个“字”（Word，其长度由计算机字长决定，如32位机的字长为4字节）拥有一个独立地址。这种方式简化了硬件设计，但带来了内存利用效率的问题。例如，在32位按字编址的机器上，地址0对应第1-4个字节，地址1对应第5-8个字节，即使程序只需要1字节数据，也必须访问整个4字节单元。

现代计算机系统几乎全部采用按字节编址的方式，每个字节（8位）拥有独立的地址。这种方式极大地提高了内存使用的灵活性，允许程序以最精细的粒度使用内存。地址0x0000存放第1个字节，地址0x0001存放第2个字节，以此类推，形成了连续、均匀的地址空间。

• 按字节编址（最普遍的方式）：每个字节（8位）拥有一个独立的地址。这是现代计算机的绝对主流方式。
  • 例如：地址0x0000存放第1个字节，地址0x0001存放第2个字节，以此类推。
  • 1字节(B)是8个比特位（bit）
• 按字编址：每个“字”（Word，字的长度由计算机字长决定，如32位机字长是4字节）拥有一个独立地址。这种方式现在很少见。
  • 例如：在32位按字编址的机器上，地址0对应第1-4个字节，地址1对应第5-8个字节。

为什么需要编址

• 精确寻址：CPU通过地址总线发送一个地址码，内存控制器就能像“GPS坐标”一样，定位到确切的存储单元。
• 有序管理：操作系统和程序可以系统化地使用内存，知道数据存放在哪里，不会混乱。
• 高效访问：支持随机访问，访问任何地址所花的时间相同（与顺序访问的磁带不同）。

高效访问：随机存取的威力

随机访问是内存区别于磁带等顺序存储设备的核心特性。在编址系统中，访问任何地址所需的时间基本相同，这使得CPU能够快速跳转到任意内存位置读取数据或指令。这一特性对程序执行效率至关重要，特别是当程序需要频繁访问分散在内存不同位置的数据时。

随机访问的实现依赖于内存的物理结构。DRAM芯片内部组织成行和列的矩阵，通过行地址和列地址共同确定具体存储单元。当CPU发送完整地址时，内存控制器首先激活对应行（行选通），然后选择该行中的特定列（列选通），最终读取或写入目标单元。

需要注意的是

• 存储单元个数 = 最大地址 - 最小地址 + 1
• 总容量 = 存储单元个数 * 编址内容
• 根据存储器所要求的容量和选定的存储芯片的容量，就可以计算出所需要芯片的总数：总片数 = 总容量/每片的容量

牛刀小试

内存按字节编址，利用 8K x 4bit的存储器芯片构成84000H到8FFFF H的内存，共需（12）片

存储单元个数 = 最大地址 - 最小地址 + 1 = 8FFFFH + 1 - 84000H = 90000H-84000H=C000H
（十六进制）= 12 * 16^3

总容量 = 存储单元个数 * 编址内容 = 12 * 16^3 * 8bit

每片的容量 = 8K x 4bit = 8*2^10 * 4bit

总片数 = 总容量/每片的容量 = 12 * 16^3 * 8bit/( 8*2^10 * 4bit) = 12

另外：

CPU能够访问的最大内存范围，由地址总线的宽度决定。

• 例如，如果地址总线有32根，那么CPU能产生的不同地址有 2³² 个，对应4GB（2³²字节）的地址空间。这是32位系统的内存上限。
• 64位系统地址总线更宽，地址空间巨大（理论16EB），远超物理内存实际容量。

懒惰受到的惩罚不仅仅是自己的失败，还有别人的成功。
――朱尔・勒 泊桑