8086 CPU 物理地址形成：段地址與偏移地址的加法器原理

核心機制

8086 為 16 位處理器，內部寄存器寬度 16 位，但地址總線 20 位（1MB 寻址空間）。

物理地址計算

物理地址 = (段地址 × 16) + 偏移地址
         = (段地址 << 4) + 偏移地址

段地址存放在段寄存器 (CS, DS, SS, ES) 中，偏移地址存放在通用寄存器 (IP, BX, SI, DI, BP, SP) 中。

為什麼 20 位結果不存入寄存器？

• ALU（算術邏輯單元）內部有 20 位加法器，直接將結果輸出到地址總線。
• 段地址與偏移地址分別佔用 16 位寄存器，合成的 20 位物理地址不進入寄存器，僅在總線傳輸周期存在。
• 這是分段存儲管理的硬體實現：程序員見到的邏輯地址 (段:偏移)，硬體透明轉換為物理地址。

示例

CS = 0x1230, IP = 0x0045
物理地址 = 0x12300 + 0x0045 = 0x12345 (20 位)

DS = 0x5678, SI = 0x9ABC
物理地址 = 0x56780 + 0x9ABC = 0x6024C

相關概念

保護模式差異

80286+ 引入描述符表 (GDT/LDT)，段寄存器存選擇子，不再直接左移 4 位，支持 24/32/64 位物理地址。