5.2-尋址方式

尋址方式的概念

• 指令或操作數在存儲器中的地址：某個操作數或某條指令存放在某個存儲單元時，其存儲單元的編號
• 在存儲器中，操作數或指令字寫入或讀出的方式，有：地址指定方式、相聯存儲方式和堆棧存取方式
• 采用 地址指定方式 形成操作數或指令地址的方式，稱為尋址方式
• 尋址方式分為 2 類，即：指令尋址方式 和 數據尋址方式

指令尋址方式

指令的尋址方式有 2 種：① 順序尋址方式；② 跳躍尋址方式

順序尋址

• 程序的指令序列在主存順序存放，當執行一段程序時，通常是一條指令接一條指令的順序執行
  • 即從存儲器取出第一條指令，然后執行這條指令
  • 接着從存儲器取出第二條指令，在執行第二條指令
  • 接着再取出第三條指令
  • ……
• CPU中設置 [程序計數器PC (又稱指令指針寄存器)] 對指令的順序號進行計數。PC開始時存放程序的首地址，每執行一條指令，PC 加 "1"，指出下條指令的地址，直到程序結束
• 演示
  
  

跳躍尋址

• 當程序要轉移執行的順序時，指令的尋址就采取跳躍尋址方式
• 跳躍，又稱跳轉，是指下條指令的地址碼不是由程序計數器給出，而是由本條指令給出
• 注意！程序跳躍后，按新的指令地址開始順序執行；指令計數器的內容也必須相應改變，以便及時跟蹤新的指令地址
• 演示
  
  

數據尋址方式

隱含尋址

• 有些指令的操作碼中不僅包含了操作的性質，還隱含了部分操作數的地址
• 舉例：MUL BL
  • 乘法指令MUL，在這條指令中只需指明乘數的地址，被乘數以及乘積的地址是隱含且固定的
  • 把AL中的內容與BL中的內容相乘，乘積送到AX寄存器，即 AL x BL → AX

立即尋址

直接尋址

• 操作數位於存儲器中，操作數所在的存儲器單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 就是操作數的 有效地址E
  • EA = A：該類指令中的 形式地址A 又稱為 "直接地址"
• 操作數的字長取決於指令中的另一個寄存器操作數，e.g. AX → 讀2個單元，AL/AH → 讀1個單元

寄存器直接尋址

存儲器直接尋址方式

• 一般簡稱直接尋址方式，其指令地址碼字段直接給出存放在存儲器中操作數的存儲地址
• 舉例
  
• 特點
  • 提供訪問主存的操作
  • 獲得數據要訪問主存，指令執行速度慢
  • 地址字段的位數決定了訪存空間大小

間接尋址

• 倘若指令字中的形式地址不直接指出操作數的地址，而是指出操作數有效地址所在的存儲單元地址，也就是說，有效地址是由形式地址間接提供的，即為間接尋址，即 DATA = (EA)，EA = (A)，A為操作數地址的地址
  
• 直接尋址 & 間接尋址
  

寄存器間接尋址

• 寄存器間接尋址時，地址碼字段給出的是寄存器編號R。需先訪問寄存器，從寄存器讀出操作數地址后，再訪問存儲器才能取得操作數
  
• EA ＝ (R)，即Data ＝ (EA) ＝ ((R))
  
• 特點
  • 解決了直接尋址方式下地址字段的位數限制訪存范圍大小的問題
  • 獲得數據只需訪問主存1次
• 寄存器尋址 & 寄存器間接尋址
  

存儲器間接尋址

• 存儲器間接尋址時，地址碼字段給出的是操作數主存地址的地址。需訪問兩次存儲器才能取得數據，第 1 次先從存儲器讀出操作數地址，第 2 次才能根據讀出的操作數地址再取出真正的操作數
• EA ＝ (A)，即 Data ＝ (EA) ＝ ((A))
  
• 特點
  • 解決了直接尋址方式下地址字段的位數限制訪存范圍大小的問題
  • 獲得數據要訪問主存 2 次，指令執行速度太慢

相對尋址

• 所謂相對尋址方式，是指根據一個 {基准地址} 及其 {相對量} 來尋找操作數地址的方式
• 根據基准地址的來源不同，它又分為 [基址方式] 、[變址方式] 以及 [PC相對尋址方式]

PC相對尋址

• PC相對尋址方式，一般簡稱相對尋址方式，是指將 程序計數器PC 的內容（即當前執行指令的地址）與地址碼部分給出的位移量Disp通過加法器相加，所得之和作為操作數的有效地址的方式
• EA ＝ (PC) + Disp
  
• 舉例
  
• 特點
  • 可節省指令中的地址位數，便於程序在內存中成塊移動
  • 注意PC的改變對計算E的影響，+指令字長

基址尋址

• 計算機設置一個寄存器，專門用來存放基准地址，該寄存器就是 基址寄存器(RB)。RB既可在CPU中專設，也可由指令指定某個通用寄存器擔任
• 基址尋址方式是將CPU中基址寄存器RB的內容加上指令格式中的形式地址A而形成操作數的有效地址
• EA ＝ (RB) + Disp // 地址碼A 在這種方式下通常被稱為位移量(Disp)
  
• 特點
  • 使用基址寄存器(位數比通用寄存器多) 可以訪問更大的主存空間
  • 對某一程序而言，基址值設定后不變，故要訪問不同數據需修改 Disp，而 Disp 又是指令的形式地址部分的值，所以必須要改變指令

變址尋址

• 變址尋址方式與基址尋址方式計算有效地址的方法很相似，它把CPU中某個 變址寄存器(RI) 的內容與 Disp 相加來形成操作數有效地址

• 使用變址尋址方式的目的不在於擴大尋址空間，而在於實現程序塊的規律性變化

• EA ＝ (RI) + Disp
  

• 特點

  • 不改變指令即可改變數據的有效地址，可在循環中使用
  • 在字符串處理，向量運算等等成批數據處理中非常有用

• 變址尋址 & 基址尋址區別

  • 采用 [基址尋址] 時，基址寄存器提供地址基准量，指令提供偏移量
  • 采用 [變址尋址] 時，變址寄存器提供修改量，指令提供基准量

堆棧尋址

堆棧尋址主要用來暫存中斷和子程序調用時現場數據及返回地址

• 存儲器堆棧
  
• 堆棧的結構
  

數據尋址方式總結

例題