Физическое представление адреса существенно зависит от аппа-
ратной архитектуры вычислительной системы. Рассмотрим в качестве
примера структуру адреса в микропроцессоре i8086.
Машинное слово этого процессора имеет размер 16 двоичных
разрядов. Если использовать представление адреса в одном слове,
то можно адресовать 64 Кбайт памяти, что явно недостаточно для
сколько-нибудь серьезного программного изделия. Поэтому адрес
представляется в виде двух 16-разрядных слов - сегмента и смеще-
ния. Сегментная часть адреса загружается в один из специальных
сегментных регистров (в i8086 таких регистров 4). При обращении
по адресу задается идентификатор сегментного регистра и 16-битное
смещение. Полный физический (эффективный) адрес получается следу-
ющим образом. Сегментная часть адреса сдвигается на 4 разряда
влево, освободившиеся слева разряды заполняются нулями, к полу-
ченному таким образом коду прибавляется смещение, как показано на
рис. 2.8.
Полученный эффективный адрес имеет размер 20 двоичных разря-
дов, таким образом, он позволяет адресовать до 1 Мбайт памяти.
Еще раз повторим, что физическая структура адреса принципи-
ально различна для разных аппаратных архитектур. Так, например, в
сегмент ┌─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┐
│0│1│1│1│0│0│1│0│1│1│1│1│0│0│1│1│0 0 0 0
+ └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
смещение ┌─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┐
│0│0│0│1│1│0│0│1│1│1│1│0│0│1│1│0│
= └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
полный физи- ┌─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┼─┬─┬─┬─┐
ческий адрес │0│1│1│1│0│1│0│0│1│0│0│1│0│0│0│1│0│1│1│0│
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
Рис 2.8. Вычисление полного адреса в микропроцессоре i8086.
микропроцессоре i386 обе компоненты адреса 32-разрядные; в про-
цессорах семейства S/390 адрес представляется в виде 31-разрядно-
го смещения в одном из 19 адресных пространств, в процессоре
Power PC 620 одним 64-разрядным словом может адресоваться вся как
оперативная, так и внешняя память.
Операционная система MS DOS была разработана именно для про-
цессора i8086 и использует описанную структуру адреса даже, когда
выполняется на более совершенных процессорах. Однако, это сегодня
единственная операционная система, в среде которой программист
может работать с адресами в реальной памяти и с физической струк-
турой адреса. Все без исключения современные модели процессоров
аппаратно выполняют так называемую динамическую трансляцию адре-
сов и совместно с современными операционными системами обеспечи-
вают работу программ в виртуальной (кажущейся) памяти. Программа
разрабатывается и выполняется в некоторой виртуальной памяти, ад-
реса в которой линейно изменяются от 0 до некоторого максимально-
го значения. Виртуальный адрес представляет собой число - номер
ячейки в виртуальном адресном пространстве. Преобразование вирту-
ального адреса в реальный производится аппаратно при каждом обра-
щении по виртуальному адресу. Это преобразование выполняется со-
вершенно незаметно (прозрачно) для программиста, поэтому в совре-
менных системах программист может считать физической структурой
адреса структуру виртуального адреса. Виртуальный же адрес предс-
тавляет собой целое число без знака. В разных вычислительных сис-
темах может различаться разрядность этого числа. Большинство сов-
ременных систем обеспечивают 32-разрядный адрес, позволяющий ад-
ресовать до 4 Гбайт памяти, но уже существуют системы с 48 и даже
64-разрядными адресами.