5.2-寻址方式

寻址方式的概念

• 指令或操作数在存储器中的地址：某个操作数或某条指令存放在某个存储单元时，其存储单元的编号
• 在存储器中，操作数或指令字写入或读出的方式，有：地址指定方式、相联存储方式和堆栈存取方式
• 采用 地址指定方式 形成操作数或指令地址的方式，称为寻址方式
• 寻址方式分为 2 类，即：指令寻址方式 和 数据寻址方式

指令寻址方式

指令的寻址方式有 2 种：① 顺序寻址方式；② 跳跃寻址方式

顺序寻址

• 程序的指令序列在主存顺序存放，当执行一段程序时，通常是一条指令接一条指令的顺序执行
  • 即从存储器取出第一条指令，然后执行这条指令
  • 接着从存储器取出第二条指令，在执行第二条指令
  • 接着再取出第三条指令
  • ……
• CPU中设置 [程序计数器PC (又称指令指针寄存器)] 对指令的顺序号进行计数。PC开始时存放程序的首地址，每执行一条指令，PC 加 "1"，指出下条指令的地址，直到程序结束
• 演示
  
  

跳跃寻址

• 当程序要转移执行的顺序时，指令的寻址就采取跳跃寻址方式
• 跳跃，又称跳转，是指下条指令的地址码不是由程序计数器给出，而是由本条指令给出
• 注意！程序跳跃后，按新的指令地址开始顺序执行；指令计数器的内容也必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址
• 演示
  
  

数据寻址方式

隐含寻址

• 有些指令的操作码中不仅包含了操作的性质，还隐含了部分操作数的地址
• 举例：MUL BL
  • 乘法指令MUL，在这条指令中只需指明乘数的地址，被乘数以及乘积的地址是隐含且固定的
  • 把AL中的内容与BL中的内容相乘，乘积送到AX寄存器，即 AL x BL → AX

立即寻址

直接寻址

• 操作数位于存储器中，操作数所在的存储器单元的地址存放在指令的地址字段A中，即：
  • DATA ＝ (EA)：指令字中的 形式地址A 就是操作数的 有效地址E
  • EA = A：该类指令中的 形式地址A 又称为 "直接地址"
• 操作数的字长取决于指令中的另一个寄存器操作数，e.g. AX → 读2个单元，AL/AH → 读1个单元

寄存器直接寻址

存储器直接寻址方式

• 一般简称直接寻址方式，其指令地址码字段直接给出存放在存储器中操作数的存储地址
• 举例
  
• 特点
  • 提供访问主存的操作
  • 获得数据要访问主存，指令执行速度慢
  • 地址字段的位数决定了访存空间大小

间接寻址

• 倘若指令字中的形式地址不直接指出操作数的地址，而是指出操作数有效地址所在的存储单元地址，也就是说，有效地址是由形式地址间接提供的，即为间接寻址，即 DATA = (EA)，EA = (A)，A为操作数地址的地址
  
• 直接寻址 & 间接寻址
  

寄存器间接寻址

• 寄存器间接寻址时，地址码字段给出的是寄存器编号R。需先访问寄存器，从寄存器读出操作数地址后，再访问存储器才能取得操作数
  
• EA ＝ (R)，即Data ＝ (EA) ＝ ((R))
  
• 特点
  • 解决了直接寻址方式下地址字段的位数限制访存范围大小的问题
  • 获得数据只需访问主存1次
• 寄存器寻址 & 寄存器间接寻址
  

存储器间接寻址

• 存储器间接寻址时，地址码字段给出的是操作数主存地址的地址。需访问两次存储器才能取得数据，第 1 次先从存储器读出操作数地址，第 2 次才能根据读出的操作数地址再取出真正的操作数
• EA ＝ (A)，即 Data ＝ (EA) ＝ ((A))
  
• 特点
  • 解决了直接寻址方式下地址字段的位数限制访存范围大小的问题
  • 获得数据要访问主存 2 次，指令执行速度太慢

相对寻址

• 所谓相对寻址方式，是指根据一个 {基准地址} 及其 {相对量} 来寻找操作数地址的方式
• 根据基准地址的来源不同，它又分为 [基址方式] 、[变址方式] 以及 [PC相对寻址方式]

PC相对寻址

• PC相对寻址方式，一般简称相对寻址方式，是指将 程序计数器PC 的内容（即当前执行指令的地址）与地址码部分给出的位移量Disp通过加法器相加，所得之和作为操作数的有效地址的方式
• EA ＝ (PC) + Disp
  
• 举例
  
• 特点
  • 可节省指令中的地址位数，便于程序在内存中成块移动
  • 注意PC的改变对计算E的影响，+指令字长

基址寻址

• 计算机设置一个寄存器，专门用来存放基准地址，该寄存器就是 基址寄存器(RB)。RB既可在CPU中专设，也可由指令指定某个通用寄存器担任
• 基址寻址方式是将CPU中基址寄存器RB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
• EA ＝ (RB) + Disp // 地址码A 在这种方式下通常被称为位移量(Disp)
  
• 特点
  • 使用基址寄存器(位数比通用寄存器多) 可以访问更大的主存空间
  • 对某一程序而言，基址值设定后不变，故要访问不同数据需修改 Disp，而 Disp 又是指令的形式地址部分的值，所以必须要改变指令

变址寻址

• 变址寻址方式与基址寻址方式计算有效地址的方法很相似，它把CPU中某个 变址寄存器(RI) 的内容与 Disp 相加来形成操作数有效地址

• 使用变址寻址方式的目的不在于扩大寻址空间，而在于实现程序块的规律性变化

• EA ＝ (RI) + Disp
  

• 特点

  • 不改变指令即可改变数据的有效地址，可在循环中使用
  • 在字符串处理，向量运算等等成批数据处理中非常有用

• 变址寻址 & 基址寻址区别

  • 采用 [基址寻址] 时，基址寄存器提供地址基准量，指令提供偏移量
  • 采用 [变址寻址] 时，变址寄存器提供修改量，指令提供基准量

堆栈寻址

堆栈寻址主要用来暂存中断和子程序调用时现场数据及返回地址

• 存储器堆栈
  
• 堆栈的结构
  

数据寻址方式总结

例题