计组——十种数据寻址方式

针对地址码的解读方式不同，寻址方式分为十种
这是一地址指令格式：

操作码（OP）	寻址特征	形式地址（A）

这是二地址指令格式：

操作码（OP）	寻址特征	形式地址（A1）	寻址特征	形式地址（A2）

形式地址用A表示
真实地址用EA表示

下面以一地址为例进行讲解，并且假设指令字长=机器字长=存储字长

1. 直接寻址

指令中的形式地址A就是EA，即EA=A

总计访存2次：取指令+执行指令

2.间接寻址

指令中的形式地址是有效地址所在的存储单元的地址，即EA=(A)

总计访存三次：取指令+执行指令（读形式地址+读操作数）
此外还有两次间接寻址：

优点：
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（用间接寻址可以方便的完成子程序返回）
缺点：
指令在执行阶段要多次访存（一次间接寻址需两次访存，多次寻址需根据存储字的最高位确定几次访存）

3. 寄存器寻址

假设指令字长=机器字长=存储字长，操作数为3

在指令字中直接给出操作数所在的寄存器编号，即$EA=R_i$，其操作数在$R_i$所指的寄存器内

总计访存1次：取指令1次+执行指令0次（执行阶段不访问主存，只访问寄存器）
优点：指令字短且执行速度快，支持向量/矩阵运算

4. 寄存器间接寻址

开始套娃，寄存器$R_i$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$EA=(R_i)$

总计两次访存：取指令1次+执行指令1次
特点：与一般间接寻址相比速度更快，但指令执行阶段需要访问主存（因为操作数在主存中）

5. 隐含寻址

地址不是明显给出，而是隐藏在指令中

优点：有利于缩短指令字长
缺点：需增加存储操作数或隐含地址的硬件

6. 立即寻址

假设指令字长=机器字长=存储字长，操作数为3

形式地址A就是操作数本身，又称立即数，一般用补码形式表示
#表示立即寻址特征

共访存一次：取指令1次访存+执行指令0次访存
缺点：
A的位数会限制立即数的范围
如A的位数为n，且立即数采用补码时，可表示的数据范围为：-2^n-1~2^n-1-1

7. 偏移寻址——基址寻址

基址寻址：以程序的起始存放地址作为“起点”，EA=(BR)+A

需要根据通用寄存器的总数判断要用几个bit指明寄存器

优点：便于程序“浮动”，方便实现多道程序并发运行
注意：基址寄存器是面向操作系统的，其内容由操作系统或管理系统确定。在程序执行过程中，基址寄存器的内容不变（作为基地址），形式地址可变（作为偏移量）
当采用通用寄存器作为基址寄存器时，可由用户决定哪个寄存器作为基址寄存器，但其内容由操作系统确定。
OS课中的“重定位寄存器”就是“基址寄存器”

优点：可扩大寻址范围（基址寄存器的位数大于形式A的位数）；用户不必考虑自己的程序存于主存的哪一空间区域，故有利于多道程序设计，以及可用于编制浮动程序（整个程序在内存里边的浮动）

8. 偏移寻址——变址寻址

变址寻址：程序员自己决定从哪里作为“起点”，EA=(IX)+A，
其中IX可谓变址寄存器（专用），也可用通用寄存器作为变址寄存器。

注：变址寄存器是面向用户的，在程序执行过程中，变址寄存器的内容可由用户改变（IX作为偏移量），形式地址A不变（作为基地址）
基址寻址中，BR保持不变作为基地址，A作为偏移量
方便实现循环程序，或者对数组的

9. 偏移寻址——相对寻址

相对寻址：以程序计数器PC所指地址作为“起点”，EA=(PC)+A
把程序计数器PC的内容加上指令格式中的形式地址A而形成操作数的有效地址，其中A是相对PC所指地址的位移量，可正可负，补码表示。

优点：操作数的地址不是固定的，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，因此便于程序浮动（一段代码在程序内部的浮动）
相对寻址广泛应用于转移指令。

相对寻址，取出当前指令后，PC会自动指向下一条指令，相对寻址是相对于下一条指令的偏移。

10. 堆栈寻址

操作数存放在堆栈中，隐含使用堆栈指针（SP）作为操作数地址。

总结

第四章第04，05（偏移寻址）节