11 第5章-寻址方式和指令系统(第11次课.v2015)
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简述计算机指令的寻址方式计算机指令的寻址方式是指在执行指令时,CPU通过其中一种方式定位到指令所需的操作数或操作数所在的内存位置。
寻址方式可以分为立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、相对基址寻址、相对变址寻址和堆栈寻址等形式。
立即寻址 (Immediate addressing):指令中的操作数直接包含在指令本身中。
该方式的特点是指令长度固定,操作数长度有限制。
直接寻址 (Direct addressing):指令中的操作数是内存中的一个绝对地址。
CPU将指令中的地址直接作为内存地址,在该地址处读取或写入数据。
间接寻址 (Indirect addressing):指令中的操作数是一个内存地址,该内存地址中保存了真正的操作数所在的内存地址。
CPU首先读取间接寻址所指向的内存地址,然后再从该地址处读取或写入数据。
寄存器寻址 (Register addressing):指令中的操作数是CPU内部的寄存器,不需要访问内存。
CPU直接从寄存器中读取或写入数据。
这种寻址方式的快速性和效率高。
寄存器间接寻址 (Register indirect addressing):指令中的操作数是CPU内部的寄存器,该寄存器中保存了一个内存地址,CPU使用该地址从内存中读取或写入数据。
寄存器相对寻址 (Register relative addressing):指令中的操作数是CPU内部的寄存器和一个固定的偏移量,CPU首先将寄存器的内容与偏移量相加,然后使用计算所得的结果作为内存地址,从内存中读取或写入数据。
相对基址寻址 (Base-indexed addressing):指令中的操作数是一个基址寄存器和一个索引寄存器,以及一个固定的偏移量。
CPU首先将基址寄存器的内容与索引寄存器的内容相加,然后再与偏移量相加,最后使用计算所得的结果作为内存地址,从内存中读取或写入数据。
相对变址寻址 (Relative addressing with offset):指令中的操作数是一个地址寄存器和一个偏移量,地址寄存器中保存了一个内存地址,CPU将地址寄存器中的地址与偏移量相加,然后使用计算所得的结果作为内存地址,从内存中读取或写入数据。
寻址方式与指令系统节导言在计算机科学中,寻址方式和指令系统是计算机体系结构设计中至关重要的两个方面。
寻址方式决定了数据的存取方式,而指令系统则规定了计算机执行操作的方法。
本文将探讨寻址方式和指令系统在计算机设计中的重要性,并对它们的一些常见形式和特点进行详细介绍。
寻址方式直接寻址直接寻址是一种简单的寻址方式,其中地址字段直接指向要访问的内存单元。
这种寻址方式效率高,但存储器可以直接访问的容量有限。
间接寻址在间接寻址中,地址字段指向另一个存储位置,该位置包含最终要访问的内存地址。
这种方式可以扩展寻址范围,但多了一次内存访问的开销。
寄存器寻址在寄存器寻址中,指令中直接给出一个寄存器地址,该寄存器中存储了要访问的内存地址。
这种方式速度快,但寄存器数量有限。
基址寻址基址寻址方式使用一个基址寄存器存储一个基地址,再使用另一个寄存器存储偏移量,通过将这两者相加得到最终的内存地址。
这种方式适合访问分散存储的数据结构。
变址寻址变址寻址方式类似于基址寻址,不同之处在于,变址寻址方式允许加上的偏移量不是固定的,而是由指令中提供的。
这种方式适合迭代访问数组等数据结构。
指令系统CISC复杂指令集计算机(CISC)是一种指令系统,其指令集包含了丰富的功能,一条指令可以完成多种操作。
CISC指令集通常包含复杂的寻址方式和复杂的指令格式,适合处理复杂的任务。
RISC精简指令集计算机(RISC)是另一种指令系统,其每条指令只执行一项操作,指令集更加简单明了。
RISC指令集通常使用固定长度的指令格式,寻址方式也相对较简单,适合处理简单快速的任务。
SIMD单指令多数据流(SIMD)是一种并行计算技术,其指令系统中一条指令可以同时处理多个数据元素。
SIMD适用于需要大量相同计算的任务,例如图像处理和数字信号处理。
VLIW超长指令字(VLIW)是一种指令系统,其一条指令包含多个操作,由硬件解析并同时执行。
VLIW通常需要编译器生成多个操作的组合,并且对硬件要求较高。
计算机指令寻址方式计算机指令寻址方式是计算机系统中用来定位和获取操作数(即数据)或操作数所在存储单元地址的方法。
计算机指令寻址方式可以分为直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、立即寻址和相对寻址等多种方式。
每种寻址方式都有其适用的场景和优缺点。
一、直接寻址直接寻址是指指令给出操作数的地址,CPU根据该地址直接访问内存或外设,找到对应的数据。
直接寻址方式简单直接,寻址速度较快。
但是,该寻址方式的局限性在于地址位数有限,只能寻址有限的存储单元。
如果需要操作的数据存储在比较远的地方,地址差距较大,直接寻址方式则会产生较长的指令长度,影响指令的执行效率。
二、间接寻址间接寻址是指指令中给出了一个地址,该地址中存放着实际操作数所在的地址。
CPU先根据给定的地址找到实际操作数的地址,然后再根据这个地址从内存或外设中获取数据。
间接寻址方式使得CPU可以通过操作数的地址间接地访问数据,具有较大的灵活性。
但是,这种寻址方式需要执行两次寻址操作,会降低执行效率。
三、寄存器寻址寄存器寻址是指将操作数存放在寄存器中,在指令中使用寄存器的编号或别名来表示操作数。
寄存器是一个位于CPU内部的高速存储器,读写速度非常快。
使用寄存器寻址方式可以提高程序的执行效率和运行速度。
然而,寄存器数量有限,无法存放过多的操作数,因此寄存器寻址方式适用于存放频繁使用的操作数。
四、立即寻址立即寻址是指操作数本身直接包含在指令中,不需要额外的访存操作。
立即寻址方式常用于执行简单的运算任务,提高了指令的执行速度。
但是,由于立即数的长度有限,导致该寻址方式只适用于操作数比较小的情况。
五、相对寻址相对寻址是指根据指令中给出的相对地址和程序计数器(PC)中存储的当前指令地址进行计算,获得绝对地址。
相对寻址方式常用于程序的跳转和分支指令,可以方便地实现程序的流程控制。
但是,相对寻址方式需要进行计算,执行速度较慢。
总结:计算机指令寻址方式是计算机系统中用来定位和获取操作数或操作数地址的方法,包括直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、立即寻址和相对寻址等方式。
计算机组成与汇编语言笔记整理第五章:指令系统本章要点指令、指令系统、指令的格式8086微处理器中指令与操作数的寻址方式8086指令系统指令系统的发展趋势5.1 指令系统概述5.1.1 指令的格式一条指令通常由操作码(Operation Code)和操作数(Operand)两部分组成,因此指令的基本格式可表示为:5.1.2 操作码指令的操作码是指用二进制编码表示的不同性质的操作,如加、减、乘、除、取数、存数等,每一种操作都有唯一对应的编码表示。
操作码的位数一般取决于计算机指令系统的规模。
一个包含n位的操作码最多能表示2n种操作。
CPU通过指令译码器来解释每一个操作码5.1.3 操作数的类型根据操作数的存储位置不同,可将其分为立即数、寄存器数、存储器数三种类型。
立即数类型的操作数直接在指令中给出。
寄存器类型的操作数存储于通用寄存器中,指令中给出寄存器编号。
存储器类型的操作数存储于存储器单元中,指令中给出直接地址或间接地址。
5.1.4 操作数地址码一条指令中有几个操作数,就应该有几个地址码。
一般情况下,根据指令中操作数地址码的个数,可将指令分为三地址指令格式、二地址指令格式、一地址指令格式和零地址指令格式。
立即数类型的操作数直接在指令中给出。
在CISC计算机中,指令中的地址码结构并不是单一的,往往多种格式混合使用,以便增强指令的功能。
5.2 寻址方式5.2.1 指令寻址方式在8086微处理器中,程序的执行顺序是由代码段寄存器CS和指令指针寄存器IP的内容决定的。
指令的寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种情况。
在顺序寻址方式下,每当BIU完成一条取指周期后,就自动改变指令指针IP的内容,使之指向下一条指令,这样程序就能够按预先编制的顺序执行。
跳跃寻址发生在程序控制类指令出现时,此时必须通过改变指令指针寄存器IP和代码段寄存器CS的内容,来改变程序的正常执行顺序,转到指定的指令地址。
跳跃寻址可分为段内直接寻址、段内间接寻址、段间直接寻址、段间间接寻址4种寻址方式。