SCAU 计算机组成原理第四章指令系统知识点整理

红太狼 2023-10-05 04:12 60阅读 0赞

### **基址寻址与变址寻址** ###

基址寻址与变址寻址都类似于相对寻址，它们的有效地址EA = 基址+指令字中形式地址A。

1、基址寻址

计算公式：EA = (BR) + A

有效地址是将CPU中基址寄存器BR的内容加上指令字中形式地址A。BR的内容由操作系统决定，在程序执行过程中BR的内容不可变，而形式地址是可变的。基址寻址方式适合解决动态定位的问题。在多道程序的环境当中，操作系统根据内存空间的情况赋值给BR，一旦赋值成功就不可更改，直至用户程序结束，使得用户不必关心实际的地址而只需要关心自己的地址空间即可。

2、变址寻址

计算公式：EA = (IX) + A

有效地址是将CPU中变址寄存器IX的内容加上指令字中有效地址A。其指令字的形式地址作为一个基准地址，内容不可变，而CPU中变址寄存器IX在程序执行过程中根据使用情况发生改变。这样的寻址方式非常适合于循环问题，原因在于指令的“基址”（形式地址）保持不变，使得执行循环时，只需要改变IX的内容即可（比如迭代时，不断加4）。假若使用基址寻址的方式，意味着循环过程中不断需要新的“基址”，也就是需要更多的指令字加以控制。而变址寻址只需要一条指令即可完成相关操作，可以大量缩短指令编码的长度，提高指令字的可用性。

两种寻址方式都是解决特定应用场景的问题，它们本质上是一样的，只是表现形式的不同而已。

### **寻址方式** ###

1.立即寻址

立即寻址的特点是操作数本身设在指令字内，即形式地址A不是操作数的地址，而是操作数本身，又称之为立即数。数据是采用补码形式存放的。优点在于只要取出指令，便可立即获得操作数，在执行阶段不必再访问存储器。缺点是A的位数限制了这类指令所能表述的立即数的范围。

2.直接寻址

直接寻址的特点是，指令中的形式地址A就是操作数的真实地址EA，即EA=A。优点是寻找操作数比较简单，不需要专门计算操作数的地址，在指令执行阶段只访问一次。缺点在于A的位数限制了操作数的寻址范围，而且必须修改A的值，才能修改操作数的地址。

3.隐含寻址

隐含寻址是指指令字中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中。例如，一地址格式的加法指令只给出一个操作数的地址，另一个操作数隐含在累加器ACC中，这样累加器ACC成了另一个数的地址。由于隐含寻址在指令字中少了一个地址，因此，这种寻址方式的指令有利于缩短指令字长。

4.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EA=(A)。优点是与直接寻址相比，扩大了操作数的寻址范围，并且便于编程，缺点在于指令的执行阶段需要访存多次，致使指令执行时间延长。

5.寄存器寻址

在寄存器寻址的指令字中，地址码字段直接指出了寄存器的编号，即EA=R。其操作数在由R所指的寄存器中。由于操作数不在主存中，故寄存器寻址在指令执行阶段无须访存，减少了执行时间。由于地址字段只需指明寄存器编号（计算机中寄存器数有限），故指令字较短，节省了存储空间，因此寄存器寻址在计算机中得到广泛应用。

6.寄存器间接寻址

寄存器中的内容不是操作数，而是操作数所在主存单元的地址号，即有效地址EA=®。与寄存器寻址相比，指令的执行阶段还需访问主存。与间接寻址相比，因有效地址不是存放在存储单元中，而是存放在寄存器中，故称其为寄存器间接寻址，比间接寻址少访存一次。

7.基址寻址

基址寻址需设有基址寄存器BR，其操作数的有效地址EA等于指令字中的形式地址与基址寄存器中的内容（称为基地址）相加，即EA=A+(BR)。因为基址寄存器的位数可以大于形式地址A的位数，所以基址寻址可以扩大操作数的寻址范围。

8.变址寻址

变址寻址与基址寻址极为相似。其有效地址EA等于指令字中的形式地址A与变址寄存器IX的内容相加之和，即EA=A+(IX)。

变址寻址与基址寻址的有效地址形成过程极为相似，但是由于二者的应用场合不同，因此从本质上讲他们还是有很大区别的。基址寻址主要用于为程序或数据分配存储空间，故基址寄存器的内容通常由操作系统或管理程序确定，在程序的执行过程中其值是不可变的，而指令字中的A是可变的。在变址寻址中，变址寄存器的内容是由用户设定的，在程序执行过程中其值可变，而指令字中的A是不可变的。变址寻址主要用于处理数组问题。

9.相对寻址

相对寻址的有效地址是将程序计数器PC的内容（即当前指令的地址）与指令字中的形式地址A相加而成，即EA=(PC)+A。常被用于转移类指令

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