计算机组成原理：4.2指令的寻址方式

4.2指令的寻址方式

思维导图

指令寻址和数据寻址

指令寻址

• 顺序寻址

  • （PC)+1，自动形成下一条指令地址

• 跳跃寻址

  • 转移指令给出

数据寻址

• 定义：在指令中表示一个操作数的地址方式，并用这种方式得到操作数的地址
• 指令格式：

常见的寻址方式

隐含寻址

• 这种类型的指令不明显地给出操作数的地址，而在指令中隐含操作数的地址。
• 优点是有利于缩短指令字长；
  缺点是需增加存储操作数或隐含地址的硬件。

立即（数）寻址

• 这种指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数的本身，又称立即数，数据采用补码形式存放。
• 优点是指令在执行阶段不访问主存，指令执行讨间最短；
  缺点是A的位数限制了立即数的范围。

直接寻址

• 指令字中的形式地址A是操作数的真实地址EA，即EA=A，
• 优点是简单，指令在执行阶段仅访问一次主存，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

间接寻址

• 间接寻址是相对于直接寻址而言的，指令的地址字段给出的形式地址不是操作数的真正地址，是操作数有效地址所在的存储单元的地址，也就是操作数地址的地址，即EA=（A）

• 间接寻址也可多次间接寻址

• 优点是可扩大寻址范围（有效地址EA的位数大于形式地址A的位数），便于编制程序（用间接寻址可方便地完成子程序返回）；
  缺点是指令在执行阶段要多次访存（一次间接寻址需两次访存，多次间接寻址需根据存储字的最高位确定访存次数）。
  由于访问速度过慢，这种寻址方式并不常用。一般问到扩大寻址范围时，通常指的是寄存器间接寻址

寄存器寻址

• 寄存器寻址是指在指令字中直接给出操作数所在的寄存器编号，即EA=R，其操作数在由R所指的寄存器内
• 优点是指令在执行阶段不访问主存，只访问寄存器，因寄存器数量较少，对应地址码长度较小，使得指令字短且因不用访存，所以执行速度快，支持向量矩阵运算；
  缺点是寄存器价格昂贵，计算机中的寄存器个数有限。

寄存器间接寻址

• 寄存器间接寻址是指在寄存器R1中给出的不是一个操作数，而是操作数所在主存单元的地址，即EA=（R）
• 与一般间接寻址相比速度更快，但指令的执行阶段需要访问主存
  （因为操作数在主存中）

相对寻址

• PC+形式地址A（补码表示）

基址寻址

• EA = (BR)+A

• BR：基址寄存器

  • 可采用

    • 专用寄存器

      • 专用寄存器包括程序计数器PC、堆栈指示器SP和标志寄存器FR，它们的作用是固定的，用来存放地址或地址基值

    • 通用寄存器

      • 通用寄存器可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果

  • 面向操作系统，其内容有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

• 优点:扩大寻址范围，

• 优点：有利于多道程序设计，并可用于编制浮点程序

  • 原因：用户不用考虑自己的程序存于内存的哪一个空间区域

变址寻址

• EA = （IX）+ A
• IX：变址寄存器，可用通用寄存器作为
• 变址寄存器是面向用户的，执行过程中IX的内容可以由用户改变
• 优点：扩大寻址范围

堆栈寻址

• 堆栈是存储器（或专用寄存器组）中一块特定的、按后进先出（LFO）原则管理的存储区

• 分类

  • 硬堆栈：寄存器堆栈
  • 软堆栈：主存划出的区域

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