文章目录

• • 寻址方式
  • 指令寻址
  • 数据寻址
  • • 隐含寻址
    • 立即数寻址
    • 直接寻址
    • 间接寻址
    • 寄存器寻址
    • 寄存器间接寻址
    • 相对寻址
    • 基址寻址
    • 变址寻址
    • 堆栈寻址
    • 小结

寻址方式

• 寻找指令或者操作数有效地址的方式,即,确定本条指令的数据地址以及下一条指令的地址的方法
  • 包含指令寻址和数据寻址两类
• 指令中断地址码字段不代表操作数的真是地址,则称这种地址为形式地址(A)
• 形式地址结合寻址方式可以计算出操作数在存储器中的真实地址(称为有效地址(EA))
• (A)表示地址为A的数值
  • A可以是寄存器编号
  • 也可以是内存单元地址
  • 对应的(A)就是寄存器中的数值(或相应内存单元的数值)
  • EA=(A)表示有效地址EA就是A处保存的值
  • (EA)就表示操作数本身

指令寻址

• 寻找下一条将要执行的指令地址称为指令寻址

  • 顺序寻址

  • 跳跃寻址

    • 如果发生跳跃,跳跃结果是当前指令修改PC值,所以下一条指令依然是通过PC给出
    • 但是PC中的值可能不再是默认+1的结果

数据寻址

• 寻找本条指令的(操作数)数据地址称为数据寻址

  • 在指令中表示一个操作数的地址

  • 并且如何用这种表示,得到操作数或者如何计算出操作数的地址

    • 将地址码字段进一步划分为寻址特征和形式地址

    • OP操作码寻址特征形式地址A\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline OP操作码&寻址特征&形式地址A\\ \hline \end{array} OP操作码​寻址特征​形式地址A​​

隐含寻址

• 不明显地给出操作数地址
  • 在指令中隐含操作数地址
• 特点:
  • 缩短指令长度
  • 需要增加存储操作次数或者隐含地址的硬件

立即数寻址

• 这种类型的指令的地址字段指出的不是操作数地址,而是操作数本身,又称为立即数
• 特点:
  • 指令在执行阶段不访问主存,指令执行时间最短
  • 缺点是位数限制了立即数的范围

直接寻址

• 指令中的形式地址A是操作数的真是地址EA
  • 即EA=A
• 特点:
  • 简单(在执行阶段仅需要访问一次主存,不需要专门计算操作数的有效地址)
  • A的位数决定了指令操作数的寻址范围,操作数的地址不易修改

间接寻址

• 相对于直接寻址而言的
• 设操作数为xxx
• EA=(A)EA=(A)EA=(A)
• x=(EA)=((A))x=(EA)=((A))x=(EA)=((A))
• 如果是2次间接寻址,那么:
  • EA=((A))
  • x=(EA)=(((A)))x=(EA)=(((A)))x=(EA)=(((A)))
• 依次类推
• 特点
  • 间接寻址可以扩大寻址范围
  • 形式地址A的位数往往比有效地址位数更少
  • 但是自行阶段需要多次访存
    • 每多1次间址,就需要多访存一次(根据存储字的最高位确定访问次数)
    • 这是非常坏的,效率很低

寄存器寻址

• 在指令字中直接给出操作数所在寄存器编号
  • EA=RiEA=R_iEA=Ri​(RiR_iRi​表示编号为i的寄存器,可以将RiR_iRi​理解为地址,而且是可以高速访问的地址)
  • x=(EA)=(Ri)x=(EA)=(R_i)x=(EA)=(Ri​),RiR_iRi​寄存器中的内容就是操作数xxx
• 特点:
  • 指令在执行阶段不需要访存只访问寄存器
    • 因为寄存器数量少,对应的地址码(寄存器编号)长度较小,使得指令字短,不需要访存
    • 支持向量/矩阵运算
  • 但是,寄存器价格高,寄存器的数量有限

寄存器间接寻址

• 在寄存器RiR_iRi​给出的表示操作数本身,而是操作数所在主存单元的地址

  • EA=(Ri)EA=(R_i)EA=(Ri​)

  • x=(EA)=((Ri))x=(EA)=((R_i))x=(EA)=((Ri​))

• 特点

  • 相比于一般间接寻址的速度快(第一次访问的地址是寄存器,速度快)
  • 指令执行阶段需要访问主存

相对寻址

• 将PC中的内容加上指令格式中的形式地址A ,形成操作数的有效地址EA
  • EA=(PC)+AEA=(PC)+AEA=(PC)+A
  • A是相对于当前指令地址的位移量
• 从公式上看,容易理解,A的位数决定了操作数的范围

基址寻址

• 将cpu中的基址寄存器BR的内容加上指令格式中的形式地址A形成的操作数有效地址EA

  • EA=(BR)+AEA=(BR)+AEA=(BR)+A
  • BR可以采用专用寄存器或者通用寄存器实现

• 特点

  • 基址寄存器BR是面向操作系统的
    • 内容有操作系统/管理程序确定
      • 采用通用寄存器作为BR时,虽然用户可以决定哪个GPR作为BR,但是内容依然有操作系统决定
    • 主要是用来解决程序逻辑空间和存储器物理空间的无关性
    • 程序执行过程中,BR的内容不变(作为基地址)
    • 形式地址可以变(作为偏移量)
  • 优点:
    • 可扩大寻址范围
      • BR的位数大于形式地址A的位数
    • 用户不必考虑苏自己的程序存于主存的哪个空间区域,有利于多道程序设计
      • 可以编制浮动程序,但偏移量(形式地址A)位数较短

变址寻址

• EA=(IX)+AEA=(IX)+AEA=(IX)+A
  • 变址寄存器IX(index Register)
• 特点:
  • 变址寄存器面向用户
  • 在程序执行过程中,IX的内容可以作为偏移量,由用户改变
    • 偏移量的位数足以表示整个存储空间
  • 形式地址A不变(和基址寻址特点相反)
  • 也可以扩大寻址范围
  • 便于编制循环程序

堆栈寻址

• 堆栈是存储器(寄存器组)中一块特定的,按照后进先出(LIFO)的原则管理的存储区
• 该存储区中读写单元的**地址(指针)**是用一个特定的寄存器给出
  • 该寄存器称为堆栈指针
• 寄存器堆栈又称为硬堆栈
  • 成本高
• 从主存中划分一段区域来做堆栈称为软堆栈(比较常用)
• 在采用堆栈结构的计算机系统中,大部分指令表面上都表现为无操作数指令心事
  • 应为操作数地址都隐含使用了SP
  • 通常,在读写堆栈中的一个单元的前后,都便有自动完成对SP内容的增量/减量操作

小结

• 寻 址 方 式 有 效 地 址 访  存 次 数 隐含寻址 程序指定 0立即寻址 A即是操作数 0直接寻址 EA=A1一次间接寻址 EA=(A)2寄存器寻址 EA=Ri0寄存器间接一次寻址 EA=(Ri)1相对寻址 EA=(PC)+A1基址寻址 EA=(BR)+A1变址寻址 EA=(IX)+A1\begin{array}{c|c|c} \hline \text { 寻 址 方 式 } & \text { 有 效 地 址 } & \text { 访 } \text { 存 次 数 } \\ \hline \text { 隐含寻址 } & \text { 程序指定 } & 0 \\ \hline \text { 立即寻址 } & \mathrm{A} \text { 即是操作数 } & 0 \\ \hline \text { 直接寻址 } & \mathrm{EA}=\mathrm{A} & 1 \\ \hline \text { 一次间接寻址 } & \mathrm{EA}=(\mathrm{A}) & 2 \\ \hline \text { 寄存器寻址 } & \mathrm{EA}=\mathrm{R}_{i} & 0 \\ \hline \text { 寄存器间接一次寻址 } & \mathrm{EA}=\left(\mathrm{R}_{i}\right) & 1 \\ \hline \text { 相对寻址 } & \mathrm{EA}=(\mathrm{PC})+\mathrm{A} & 1 \\ \hline \text { 基址寻址 } & \mathrm{EA}=(\mathrm{BR})+\mathrm{A} & 1 \\ \hline \text { 变址寻址 } & \mathrm{EA}=(\mathrm{IX})+\mathrm{A} & 1 \\ \hline \end{array}  寻 址 方 式  隐含寻址  立即寻址  直接寻址  一次间接寻址  寄存器寻址  寄存器间接一次寻址  相对寻址  基址寻址  变址寻址 ​ 有 效 地 址  程序指定 A 即是操作数 EA=AEA=(A)EA=Ri​EA=(Ri​)EA=(PC)+AEA=(BR)+AEA=(IX)+A​ 访  存 次 数 001201111​​