408考研计算机之计算机组成与设计——知识点及其做题经验篇目3：指令的寻址方式

        上篇文章我们讲到，指令的基本格式，一条指令通常包括操作码字段和地址码字段两部分：

操作码字段

地址码字段

        并且我们还讲到根据操作数地址码的数目不同，可将指令分为零一二三四地址指令。感兴趣的小伙伴们可以看看小编的上一篇文章：

408考研计算机之计算机组成与设计——知识点及其做题经验篇目2：指令系统_计算机鬼才～的博客-CSDN博客

         那么本期的博客小编将会探讨，计算机通过地址码字段，找到指令或者操作数有效地址的方式，跟随好小编的脚步，我们发车啦！

目录

一、指令寻址

1、顺序寻址

2、跳跃寻址

二、数据寻址具体方式

1、直接寻址与间接寻址

①直接寻址         

②间接寻址

2、寄存器寻址与寄存器间接寻址

①寄存器寻址

②寄存器间接寻址

3、立即寻址

4、隐含寻址

5、偏移寻址

①相对寻址

②基址寻址

③变址寻址

6、堆栈寻址

三、几种寻址的比较

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一、指令寻址

考点1：指令寻址

        寻址方式分为指令寻址与数据寻址两大类，其中寻找下一条将要执行的指令地址称为指令地址；寻找本条指令的数据地址称为数据寻址。

        其中较为简单的是指令寻址，看篇幅我们就知道，数据寻址有十种方法，基本上除了考点1里面讲到了指令寻址，其他的全是数据寻址。

        指令寻址有有两种方式，一种是顺序寻址方式，另一种是跳跃寻址方式。

1、顺序寻址

        《王道考研》书上边就一句话，叫“通过程序计数器PC加1（1个指令字长），自动形成下一条指令的地址”。

        但其实，这个自动加一，大有文章可言，尤其是括号里的1个指令字长，妙不可言。这个1是泛指而不是特指，你可以把这个1理解为，下一条指令的地址是下一条地址，但是具体问题要具体分析。比如说当主存按字节编址，而指令字长有两个字节，如下图：

编号1:01101100

编号2：10100011

编号3：11001010

编号4：00110010

……

        主存按字节变址，所以每8位构成主存的一个存储单元 ，此时的PC存放的内容为01101100的地址，我们暂时以编号1来称呼这个地址名。而由于指令字长有两个字节，即编号1（01101100）与编号2（10100011）共同构成了这一条指令。那么想要执行下一条指令，我们需要执行（PC）+2PC，即执行从编号3开始构成的这条指令。

        这一问题不大容易直接考，但是融合到某个选择题或者大题里面，不注意就容易错！

2、跳跃寻址

        通过转移类指令来实现，比如说无条件转移指令、有条件转移指令。所谓跳跃，是指下条指令的地址不由程序计数器PC自动给出，而是由本条指令给出下条指令的计算方式，跳跃的结果为当前指令修改PC值，所以下一条指令依然由PC给出。

我们看一道例题，感受一下：

例题：对按字寻址的机器，程序计数器和指令寄存器的位数各取决于___、____

A.机器字长

B.存储器的字数

C.指令字长

D.地址总线宽度

【答案】:B、 C

【解析】：程序寄存器PC存放的是下一条执行指令的地址，即指令在内存中的地址，指令寄存器IR存放的是当前指令的内容，所以程序计数器PC的位数取决于存储器的字数，而指令寄存器IR取决于指令字长。

二、数据寻址具体方式

       

        但是在具体讲之前，我们先要明白几个符号。指令中的地址码并不代表操作数的真实地址，这种地址我们称为形式地址A，而经过数据寻址，我们找到操作数真实的地址，这种地址称为有效地址EA。

        其中A代表地址，即编号，而（A）代表A地址中存放的数字。

操作码

寻址特征

形式地址A

考点2：简单的寻址

1、直接寻址与间接寻址

        如果就这样讲，略显单调，所以小编在这一部分的开头要举一个小例子：假设小伍同学与桃园小区的很多小朋友都是是好朋友，小伍同学每天放学后都要去一个好朋友的家里玩，但是又记不清每一个同学的家庭住址，小伍同学有一个只能记录一个人家庭住址的备忘录，此时我们该如何找到这个“地址”呢？

①直接寻址         

        第一种方式：备忘录上就是要找的这个好朋友的地址，找到某个好朋友的家庭住址。

        这种方式很直接，指令字中的形式地址A就是操作数的真实地址EA，即EA=A。而且只用去一个好朋友的家里，即只用访存一次，而且还特别简单好理解。

②间接寻址

        第二种方式：查备忘录，然后先去第一个好朋友A的家里，让这个好朋友告诉自己好朋友B的家庭地址。我不能直接知道地址，但是我可以问别人，让别人告诉我正确的地址。

        这种方式指令的地址字段给出的形式地址不是操作数真正的地址，而是操作数有效地址所在的存储单元的地址，也就是说操作数地址的地址，即EA=(A)。

        同时，倘若第一个好朋友A也不知道B的地址，他可以告诉你C的地址，并且说“我不知道B住哪儿，但我知道C在哪儿，你去问一问C吧，C没准知道B住在哪儿”。这种情况就是多次间接寻址了。在实际的主存中，主存字第一位为1时，表示去除的仍然不是操作数的地址，这个1就好比是“我不知道B住在哪儿”这句话。

        间接寻址的优点为：可扩大寻址范围，因为有效地址EA的位数大于形式地址A的位数，也便于完成子程序的返回，缺点是，要进行多次访存（到好几个小朋友的家里去问），极大的降低了时间。

2、寄存器寻址与寄存器间接寻址

①寄存器寻址

        寄存器寻址是指在指令字中直接给出操作数所在的寄存器编号，即EA=R，其操作数在由R所指的寄存器内。

        寄存器寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存，只访问寄存器，引寄存器数量较少，对应地址码长度较小，使得指令字段且不用访存，所以执行速度快，缺点是寄存器价格太贵了，寄存器的个数有限。

②寄存器间接寻址

        寄存器间接寻址是指在寄存器R中给出的不是一个操作数，而操作数所在主存单元的地址，即（EA）=R。

        寄存器间接寻址的特点是，与一般间接寻址相比速度更快，但指令的执行阶段需要访问主存。注意哦，不出意外的话，就访存一次，《王道考研》书上边没有提到多次寄存器间接寻址。

3、立即寻址

        这种类型的指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数本身，又称立即数，采用补码表示。其中#表示立即寻址特征，A就是操作数。

        立即寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存，指令执行时间最短，缺点为A的位数限制了立即数的范围。

4、隐含寻址

        这种类型的指令不明显给出操作数的地址，而是在指令中隐含操作数的地址。例如单地址的指令格式就不明显的在地址段指出第二操作数的地址，而规定累加器ACC作为第二操作数地址，累加器ACC对单地址指令格式来说就是隐含寻址。

        隐含寻址的优点是有利于缩短指令字长，缺点是需增加存储操作数货隐含地址的硬件。

来看两道道题目：

例题1：为了简化地址结构，我们采用（）

A.立即寻址

B.寄存器寻址

C.隐含寻址

D.间接寻址

【答案】：C

【解析】：隐地址不给出明显的操作数地址，而在指令中隐含操作数的地址，因此可以简化地址结构，而CPU中的寄存器数量不会太多，用很短的编码就可以指定寄存器，因此也能有效的缩短地址段的位数。但是寄存器寻址简化地址结构的效果没有隐含寻址更加厉害，所以当选项中有隐含寻址的时候，就选隐含寻址，没有隐含寻址的时候，就选寄存器寻址

例题2：假设某条指令的第一个操作数采用寄存器间接寻址的方式，指令中给出的寄存器编号为8,8号寄存器的内容为1200H，地址为1200H的单元中的内容为12FCH，地址为12FCH的单元中的内容为38D8H，则该操作数的有效地址为（）

A.8

B.1200H

C.12FCH

D.38D8H

【答案】：B

【解析】：我们画一个表，感受一下：

编号/主存号	8（寄存器）	1200H	12FCH
存放内容	1200H	12FCH	38D8H

由于是寄存器间接寻址，则8号寄存器放的是有效操作数所在的主存地址，即有效地址。故1200H为有效地址，而12FCH为真实操作数。大家千万要注意，题目中问的是有效地址还是操作数！不审题就容易功亏一篑。

考点3：偏移寻址

5、偏移寻址

①相对寻址

        相对寻址是把PC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，即EA=(PC)+A，其中A是相对于当前PC值的位移量，可正可负，补码表示。

        这种寻址的优点是操作数的地址不固定，岁PC值的变化而变化，而且于指令地址见总是差一个固定值，因此便于程序浮动。

        但是特别注意：当CPU从存储器中取出一字节是，会自动执行（PC）+1PC,也就是说PC先自增，用这个自增的地址进行偏移，我们看一道例题就能立马明白：

例题：（2009年统考真题）某机器字长为16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两字节组成，第一字节为操作码字段，第二字段为相对位移量字段，假定取指令时，每去一字节PC自动加1，若某次转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目的地址为（）

A.2006H

B.2007H

C.2008H

D.2009H

【答案】：C

【解析】：首先这是2009年的统考题，直接选D（笑死，不会真的有人这么想吧）。首先机器字长为16位，即两个字节，那么CPU取出这一指令时，PC会立马加2，存放2002H，然后经过偏移06H，得到目的地址为2008H。

②基址寻址

        基址寻址是将CPU中的基址寄存器BR的内容加上指令格式中的形式地址A二形成操作数的有效地址，即EA=(BA)+A。其中基址寄存器既能采用专用寄存器，又能采用通用寄存器。

        至于基址寻址的功能，我们一句话总结为“面向系统，主要用于多道程序或数据分配空间”，很好理解，因为基址寄存器的内容不变，而形式地址则作为偏移量。用户不必为自己的程序存于哪个空间区域而烦恼，系统会安排的，因此有利于多道程序。

③变址寻址

        变址寻址是指有效地址EA等于指令字中形式地址A与变址寄存器IX的内容之和，即EA=(IX)+A。

        我们依然用一句话总结“面向用户，主要用于处理好数组问题”，变址寄存器的内容由用户设定，但是指令字中的A是不可变的。而且在数组处理过程中，可设定A为数组首地址，不断改变变址寄存器IX的内容，便很容易形成数组中任意一个数据的地址，特别适合编制循环程序。

6、堆栈寻址

        堆栈是存储器中一块特定的、满足后进先出原则的存储区，该存储区中读写单元的地址由一个特定的寄存器给出，该寄存器称为SP，即堆栈指针。

三、几种寻址的比较

考点4：对比

寻址方式	有效地址	访存次数	速度	用途与特点
隐含寻址	程序指定	0	\	缩短指令字长
立即寻址	A即为操作数	0	1	补码，快
直接寻址	EA=A	1	3	快
一次间接寻址	EA=(A)	2	8	扩大寻址范围、有利于子程序返回
寄存器寻址	EA=R	0	2	快，不访存，指令字长短
寄存器一次间接寻址	EA=(R)	1	3	扩大寻址范围
相对寻址	EA=(PC)+A	1	5	便于程序浮动
基址寻址	EA=(BR)+A	1	5	面向系统
变址寻址	EA=(IX)+A	1	5	面向用户，解决数组

例题（）便于处理数组问题。

A.间接寻址

B.变址寻址

C.相对寻址

D.基址寻址

【答案】：B

【解析】：略，自己重新看上边的表格

        好的，本期的计算机考研总结性文章就到此为止啦，感兴趣的好兄弟们快来关注一波，让小编感受到大家的赞赏。