计组学习笔记(五):寻址方式

  寻址方式是指寻找指令或操作数的有效地址的方式,就是给你一条指令,要以什么样的方法通过这条指令确定本指令的数据地址,以及下一条要执行的指令的地址。所以,寻址方式分为亮大类,一个是数据寻址,一个是指令寻址。

  指令是由操作码字段和地址码字段组成的,其中它的地址码字段并不一定代表操作数的真实地址,它称为形式地址A。通过形式地址,结合寻址方式,可以计算出操作数在存储器中的真实地址,这个真实地址称为有效地址EA。

  需要了解的是,(A)表示的是地址为A的数值,即A对应的存储单元里面的内容,A可以是内存地址,也可以是寄存器编号。

一、指令寻址

  指令寻址是指寻找下一条要执行的指令的地址的方法,指令寻址方式有两种,一种是顺序寻址方式,一种是跳跃寻址方式。

1、顺序寻址

  顺序寻址就是按照顺序一条一条地取指令,它通过程序计数器PC来实现,PC自动加1,形成下一条要执行的指令的地址。

2、跳跃寻址

  跳跃寻址是通过转移类的指令实现的,比如说我们汇编中经常看到的jmp,call之类的等等。它是由本条指令给出下一条指令的计算方式。是否跳跃可能会受到状态寄存器和操作数的控制,而跳跃到的地址分为绝对地址和相对地址,绝对地址由标记符直接得到,相对地址是对于当前指令地址的偏移,跳跃的结果是修改程序计数器PC的值,所以下一条指令的地址还是由PC给出来的。

二、数据寻址

  数据寻址是指如何在指令中表示一个操作数的地址,如何用这种表示得到操作数,或通过这种表示计算出操作数的地址。数据寻址方式比较多,所以在指令中会设置相应字段来指明对应哪种寻址方式。

操作码 寻址特征 形式地址A

  这个指令的格式是个通用格式,要是后面二地址三地址的格式的话每个形式地址前都会跟着一个寻址特征。不同的计算机指令系统的寻址方式种类也可能不一样,其指令格式中的寻址特征位数也有可能不同。

  下面是数据寻址的常见方式:

1、隐含寻址

  这种类型的指令,不是明显地给出操作数的地址,而是在指令中隐含着操作数的地址。例如单地址指令格式,就不给出第二操作数的地址,而是规定累加器ACC作为第二操作数的地址,指令中只是明显指出第一操作数。隐含寻址的优点是有利于缩短指令字长,缺点是需要增加存储操作数的硬件和存储隐含地址的硬件。

2、立即(数)寻址

  这种类型的指令的地址码字段指出的不是操作数的地址,而是操作数本身,又叫立即数。数据采用补码的形式存放。立即寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存,指令执行的时间最短,缺点是A的位数限制了立即数的范围。(在定长指令码格式下,所有指令的长度都是一样的,这时候取每条指令的时间都一样,执行指令时立即数寻址最快,但是如果在变长指令码下,受到形式地址位数的限制,如果操作数比较大,那立即寻址方式在取指令的时间上要用时更多一点)

3、直接寻址

  这种类型的指令的地址码字段的形式地址就是操作数的真实地址,取数操作直接取地址里面的内容,它的有点是简单,只需要访问一次主存,不需要专门计算操作数的地址,缺点是A的位数决定了该指令操作数的寻址范围,操作数的地址不易修改,相对于立即寻址,直接寻址缩短了指令的长度。

4、间接寻址

  这种类型的指令是相对于直接寻址而来的,在直接寻址中,形式地址就是真实地址,在间接寻址中,形式地址是操作数地址的地址,即EA=(A),间接寻址可以是一次间接,也可以是多次间接。它的优点是可以扩大寻址范围,因为EA的位数大于A的位数,便于编制程序,可以方便地实现子程序的返回,缺点是在执行使需要多次访问内存,访问速度慢。这种寻址方式并不常用。一般扩大寻址范围都采用寄存器间接寻址。毕竟访问寄存器更快一点。

5、寄存器寻址

  这种类型的指令是直接给出操作数所在的寄存器的编号,EA=Ri,操作数就在Ri内存放。寄存器寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存,只访问寄存器,因此执行速度快,因为寄存器数量少,所以寄存器编号所占的位数也少,指令字长也比较短。缺点是寄存价格昂贵,计算机中寄存器的个数也是有限的。

6、寄存器间接寻址

  这种类型的指令是相对于寄存器寻址的,指令中还是直接给出寄存器的编号,但是寄存器中存放的不是操作数而是操作数所在的地址,EA=(Ri)。它的优点是扩大了寻址范围,比间接寻址速度更快,但是指令执行阶段还是要访问主存的。

7、相对寻址

  这种类型的指令是将程序计数器PC中的内容与指令中的形式地址A相加,从而得出操作数的有效地址EA=(PC)+A,A是相对于当前指令地址的位移量,用补码表示。相对寻址的优点是,操作数的地址是不固定的,它随着PC值的变化而变化,并且与指令地址之间总是相差一个固定值,因此便于程序的浮动(随着操作系统功能的日渐强大,程序在主存中的位置不是固定不变的)。相对寻址用于控制程序的执行顺序、转移等。

8、基址寻址

  这种类型的指令是将CPU中基址寄存器BR的内容加上指令格式中的形式地址,形成操作数的真实地址,EA=(BR)+A。其中,基址寄存器既可以采用专用寄存器,也可以采用通用寄存器。

  基址寄存器是面向操作系统的,它的内容由操作系统或管理程序确定,主要用于解决程序逻辑空间与存储器物理空间的无关性。程序运行过程中,基址寄存器中的内容是不变的,形式地址是可变的。如果采用通用寄存器作为基址寄存器,可以由用户决定哪个寄存器作为基址寄存器,但是内容还是由操作系统决定。

  基址寻址的有点是可以扩大寻址范围(基址寄存器的位数大于A的位数),用户不用考虑自己的程序存放在主存的哪个区域,有利于多道程序设计,可用于编址浮动程序,常用于为程序和数据分配存储空间。

9、变址寻址

  这种类型的指令是将指令中的形式地址与变址寄存器IX内容相加,得到真实地址,EA=(IX)+A,也可以用通用寄存器作为变址寄存器。

  与基址寻址相反,变址寻址是面向用户的,在程序执行的过程中,变址寄存器中的内容是可以由用户改变的,用作偏移量,而形式地址A则不变,作为基地址。

  变址寻址的优点是可以扩大寻址范围(变址寄存器的位数大于A的位数),主要用在数组处理过程中,可以设定A为数组首地址,然后不断改变IX中的值即可形成数组中任意一个数据的地址,适合编制循环程序。IX的位数足以表示整个存储空间。

10、堆栈寻址

  堆栈是存储器中的一块按照后进先出原则管理的存储区,改存储区中被读/写单元的地址是由一个特定的寄存器给出的,该寄存器称为堆栈指针SP。堆栈可分为硬堆栈和软堆栈,硬堆栈是指寄存器堆栈,由于制作成本高,不适合做大容量,一般采用软堆栈,即从主存中划分出一段区域来作为堆栈。

  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的形式,因为操作数地址都隐含了SP。通常在读或写堆栈中的一个单元的前后都伴有自动完成对SP内容的增减。


  如有错误还望指正~

发布了32 篇原创文章 · 获赞 53 · 访问量 2万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_39378221/article/details/80927221