计算机组成原理第四章第4讲指令和数据的寻址方式

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1、指令和数据的寻址方式4.4指令和数据的寻址方式思考问题：如何获取本指令中指定的操作数？如何获得下一条指令的地址？寻址寻址方式是指CPU根据指令中给出的地址码字段寻找相应的操作对象的方式。寻址包括两类：指令寻址与操作数寻址4.4指令和数据的寻址方式指令的寻址方式顺序方式PC跳跃方式标记黄色五星表示此处内容可观看教材配套的CAI动画4.4指令和数据的寻址方式操作数的寻址方式操作数通常放在哪儿呢？操作数的可能位置：指令中；寄存器；主存储器中；I/O设备的端口中4.4指令和数据的寻址方式根据操作数放在不同的地方，从而派生各种不同的寻址方式，往往不同的计算机具有不同的寻址方式。形成操

2、作数有效地址的方法eg：如无变址、间址，形式地址（也叫偏移量）就是有效地址操作码OP变址X间址I形式地址A主要有：相对寻址基址寻址变址寻址相对寻址基址寻址变址寻址段寻址相对寻址基址寻址变址寻址段寻址1、隐含寻址指令中隐含着操作数的地址Eg.如某些运算（单地址码的指令），隐含了累加器AC作为源和目的寄存器Eg.如8086汇编中的STC指令，设置标志寄存器的C为12、立即寻址立即寻址立即数包含在指令中。指令格式：2、立即寻址特点：高速操作数不能更改,缺灵活性eg.程序中对学生分成5组，不能修改操作数大小受限（为什么？）常用于：赋初值定义常量3、直接寻址指令中地址码字段给出的地址

3、A就是操作数的有效地址EA(EffectiveAddress)，即EA＝A，D=(A)3、直接寻址特点：简单快速，便于硬件实现主存容量的增长引发问题：指令长度不够用4、间接寻址寻址过程：如图操作数的有效地址的计算公式为：EA＝(A)D=((A))4、间接寻址特点：地址在主存储器中，可以被灵活的修改形参实参，传值、传地址操作灵活两次访存增加时间耗费5、寄存器寻址操作数保存在寄存器中，即EA=RiD=(Ri)5、寄存器寻址特点：(1)快。比内存访问快(2)寄存器数量少：地址码短可用空间少6、寄存器间接寻址操作数放在主存储器中，而操作数的地址放在某一通用寄存器中EA=(Ri)D=

4、((Ri))6、寄存器间接寻址这样寻址有何优势：间接寻址多次访存，寄存器间接寻址减少访存次数指令中的地址短使用较为广泛7、偏移寻址直接寻址+寄存器间接寻址=偏移寻址EA=(Ri)+ARi可能是某个隐含寄存器7、偏移寻址----相对寻址由程序计数器PC提供基准地址指令地址码=偏移量DEA＝(PC)＋D。7、偏移寻址----相对寻址特点：程序模块内可使用相对地址无需表明真实的内存地址增加灵活性8、偏移寻址----基址寻址约定基址寄存器Rb指令地址码给出偏移量DEA＝(Rb)＋D8、偏移寻址----基址寻址特征：基准地址出现在基址寄存器中偏移量出现在指令中9、偏移寻址----变址

5、寻址基准地址出现在指令中偏移量出现在寄存器Rx中EA＝A＋(Rx)9、偏移寻址----变址寻址应用：被广泛采用遇到需要频繁修改操作数地址时，无须修改指令，只要修改Rx中的变址值就可以数组、字符串的成批数据处理10、段寻址方式分段：1M主存=64K*16=216*24段寄存器16位左移四位偏移量16位偏移量突破了段内限制，自由度更高11堆栈寻址隐含的堆栈指示器（可以是寄存器或者内存空间）进栈加1，退栈减1寻址方式举例：PentiumPentium寻址方式方式算法立即作数=A寄存器LA=R偏移量LA=(SR)+A基址LA=(SR)+(B)基址带偏移量LA=(SR)+(B)+A比

6、例变址带偏移量LA=(SR)+(I)×S+A基址带变址和偏移量LA=(SR)+(B)+(I)+A基址带比例变址和偏移量LA=(SR)+(B)+(I)×S+A相对LA=(PC)+APowerPC寻址方式P129表4.9所示例题：p129例4一种二地址RS型指令的结构如下图所示：其中，I为间接寻址标志位，X为寻址模式字段，D为偏移量字段。通过I，X，D的组合可构成多种寻址方式。看教材P129表4.10所示的寻址方式。OP--通用寄存器IX偏移量D6位4位1位2位16位I表示是否间接寻址I=1表示间接寻址I=0表示非间接寻址X寻址模式：00直接寻址01相对寻址10变址寻址11基址

7、寻址例题：某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如图所示，该机有两个20位基址寄存器，四个16位变址寄存器，十六个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S（源），D（目标）都是通用寄存器，M是主存中的一个单元。三种指令的操作码分别是MOV（OP）=（A）H，MOV是传送指令，STO（OP）=（1B）H，STO为存数指令，LAD（OP）=（3C）H。LAD为取数指令。要求：（1）分析三种指令格式与寻址方式特点。（2）CPU完成哪一种操作所花时间最短?哪一种操作所花时间最长?第二种指令的执行时间有时会等于第三种指令的执行时