1、計(jì)算機(jī)組成原理Computer Organization2019 . 秋西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系計(jì)算機(jī)組成原理課程組Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.計(jì)算機(jī)組成原理第二章指令系統(tǒng)Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.目錄第二章指令系統(tǒng)2.42.5概述指令系統(tǒng)的

2、發(fā)展指令系統(tǒng)的功能指令格式尋址方式Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令系統(tǒng)概述r 指令系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所具有的全部機(jī)器指令的集 合，它反映了該機(jī)所擁有的基本功能。r 指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件的語言系統(tǒng)，也被稱為機(jī)器語言。r 指令系統(tǒng)是軟件和硬件的主要交界面，也是計(jì)算機(jī)軟 件設(shè)計(jì)者和硬件設(shè)計(jì)者之間溝通的橋梁。r 指令系統(tǒng)決定了機(jī)器硬件所具有的能力，也決定指令 的格式和機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)。r 指令系統(tǒng)也直接影響到軟件的結(jié)構(gòu)、復(fù)雜度和性能。r 指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由體系結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)者完成；指令系統(tǒng)的邏輯 實(shí)現(xiàn) 是計(jì)算機(jī)組成的研究范疇。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.目錄第二章指令系統(tǒng)2.42.5概述指令系統(tǒng)的發(fā)展指令系統(tǒng)的功能指令格式尋址方式Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令系統(tǒng)發(fā)展歷程指令系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，然后又從復(fù)雜到簡單的螺旋式演變過程。r 從簡單到復(fù)雜 50

4、60年代：電子管或 晶體管計(jì)算機(jī) 硬件結(jié)構(gòu)比較簡單 僅有十幾至幾十條基本指令，且尋址方式簡單 60年代中期：集成電路計(jì)算機(jī) 硬件功耗、體積、價(jià)格下降，功能增強(qiáng) 指令數(shù)達(dá)100200條，尋址方式多樣化Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令系統(tǒng)發(fā)展歷程（續(xù)） 60年代后期到70年代中期：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器出現(xiàn) 系列計(jì)算機(jī)誕生 新推出的機(jī)種指令系統(tǒng)包含舊機(jī)種的全部指令，舊 機(jī)種上運(yùn)行的各種軟件可以不加修改便可在新機(jī)種上運(yùn)行，即軟件向后兼容 70年代末期：超大規(guī)模集成電路

5、計(jì)算機(jī) 硬件成本下降，軟件成本提高 指令系統(tǒng)更加復(fù)雜和完備，指令數(shù)目可達(dá)300500條，尋址方式也多樣化Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令系統(tǒng)發(fā)展歷程（續(xù)）r 從復(fù)雜到簡單 龐大的指令系統(tǒng)不但使計(jì)算機(jī)的研制周期變長，而且 增加了調(diào)試和維護(hù)的難度，其結(jié)果還可能降低計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的性能。 1979年，美國加州大學(xué)伯克利分校Patterson教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組，首次提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)

6、）的思想。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)CISCr CISC指令系統(tǒng)的特征 軟件硬化：用一條功能復(fù)雜的新指令來取代原先需一 串指令完成的功能 支持高級(jí)語言程序：增加新的復(fù)雜指令以及復(fù)雜的尋 址方式 軟件兼容：系列機(jī)軟件要求向上兼容和向后兼容，指 令系統(tǒng)不斷擴(kuò)大r CISC計(jì)算機(jī)存在的主要問題 僅有約20%的指令使用頻度比較高，這些指令占據(jù)了80%的CPU時(shí)間Copyright 2012 Com

7、puter Organization Group. All rights reserved.大量不經(jīng)常使用的指令導(dǎo)致計(jì)算機(jī)硬件非常復(fù)雜，使得計(jì)算 機(jī)研制周期變長，難以調(diào)試、維護(hù)且可靠性差。精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISCr RISC計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 優(yōu)先選取使用頻率較高的簡單指令 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少 只有取數(shù)存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器 CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多 CPU采用流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周 期內(nèi)完成 控制單元設(shè)計(jì)以硬布線控制邏輯為主 采用編譯優(yōu)化技術(shù)，以減少程序執(zhí)行時(shí)間Copyright 2012 Computer O

8、rganization Group. All rights reserved.目錄第二章指令系統(tǒng)2.42.5概述指令系統(tǒng)的發(fā)展指令系統(tǒng)的功能指令格式尋址方式Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則r 完備性功能需求 CISC指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn) RISC指令系統(tǒng)不強(qiáng)調(diào)完整性r 規(guī)整性硬、軟件設(shè)計(jì)需求 對(duì)稱性：尋址方式 勻齊性：數(shù)據(jù)類型 一致性：指令格式和數(shù)據(jù)格式r 高效性性能需求 CISC：完善指令系統(tǒng)功能，減小程序中指令的條數(shù) R

9、ISC：降低每條指令的執(zhí)行時(shí)間r 兼容性通用性要求 Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.數(shù)據(jù)類型r 數(shù)據(jù)類型指面向應(yīng)用或者軟件系統(tǒng)所處理的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 基本數(shù)據(jù)類型：整數(shù)、實(shí)數(shù)、布爾數(shù)、字符等 復(fù)雜數(shù)據(jù)類型：文件、圖、表、樹、陣列、隊(duì)列、鏈表、棧、向量等r 數(shù)據(jù)表示指機(jī)器硬件能夠直接識(shí)別、指令能夠直接操作的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如定點(diǎn)數(shù)（整數(shù)）、邏輯數(shù)（布爾數(shù)）、浮點(diǎn)數(shù)（實(shí)數(shù)）、十進(jìn)制數(shù)、字符、字符串等。r 操作數(shù)指機(jī)器指令中的數(shù)據(jù)，即硬件可以直接識(shí)別和處 理的數(shù)據(jù)。

10、Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作數(shù)類型r 確定操作數(shù)類型的原則 有利于縮短程序的運(yùn)行時(shí)間 有利于減少CPU與主存儲(chǔ)器之間的通信量 數(shù)據(jù)表示應(yīng)具有通用性和較高利用率Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作數(shù)類型（續(xù)）r 地址 操作數(shù)或指令被存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的位置編碼 主要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備有通用寄存器、主存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備

11、地址可以被認(rèn)為是一個(gè)無符號(hào)整數(shù)r 數(shù)字 計(jì)算機(jī)處理的最基本操作數(shù)類型 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)字類型有定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)等r 字符 在非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域表示和處理文本信息 將字符數(shù)字化表示，比如ASCII碼r 邏輯數(shù) n位二進(jìn)制數(shù)的組合，但各位之間可以沒有任何關(guān)系 用于邏輯運(yùn)算Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.地址空間計(jì)算機(jī)中主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備有通用寄存器、主存儲(chǔ)器和 I/O 設(shè)備，它們各自都包含多個(gè)可編址的數(shù)據(jù)訪問單元。對(duì)這些單元可以統(tǒng)一編址或者單獨(dú)編址。I/O寄存器主存

12、+ I/O主存+ 寄存器+ I/O主存寄存器三個(gè)地址空間二個(gè)地址空間一個(gè)地址空間Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.思考：不同地址空間對(duì)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)的影響？ARM的二地址空間實(shí)例Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.主存編址方式編址方式是指主存單元的地址編排方式。編址方式?jīng)Q定了主存最小訪問單位。r 按字編址方式 主存的

13、最小編址單位是一個(gè)存儲(chǔ)字，通常，存儲(chǔ)字長=機(jī)器字長 對(duì)主存數(shù)據(jù)的訪問以字為單位 主存容量=存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)存儲(chǔ)字長，單位為字（Word） 或位（bit）eg. 128M 32位Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.按字編址方式對(duì)應(yīng)用來說不夠靈活和方便，特別是在 非數(shù)值計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域。主存編址方式（續(xù)）r 按字節(jié)編址方式 主存的最小編址單位是一個(gè)字節(jié)，描述主存儲(chǔ)容量時(shí)，以字節(jié)（Byte，B）為單位 對(duì)主存數(shù)據(jù)既能以字節(jié)為單位訪問，也能以字為單位訪問 當(dāng)按字節(jié)訪問主存時(shí)，使用

14、字節(jié)地址；當(dāng)按字訪問主存時(shí)，使用字地址。 通常，存儲(chǔ)字長是字節(jié)整數(shù)倍，字節(jié)地址是連續(xù)的， 字地址是不連續(xù)的 多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)存放在一個(gè)字單元，有兩種編址順序： 低字節(jié)低地址（小端方式）、高字節(jié)低地址（大端方 式）；也有存放邊界問題：邊界對(duì)齊、邊界不對(duì)齊。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.字單元字單元元字字單元字單元字單元主存編址方式字節(jié)編址順序主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器字地址字地址048048高位低位高位低位（a）低字節(jié)低地址小端方式（b）高字節(jié)低地址大端方式http:/

15、Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.思考：高級(jí)語言程序定義的不同類型數(shù)據(jù)，如何在主存中存儲(chǔ)和訪問？字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)3字節(jié)4字節(jié)5字節(jié)6字節(jié)7字節(jié)8字節(jié)9字節(jié)10字節(jié)11字節(jié)3字節(jié)2單字節(jié)1字節(jié)0字節(jié)7字節(jié)6字節(jié)5字節(jié)4字節(jié)11字節(jié)10字節(jié)9字節(jié)8主存編址方式邊界問題規(guī)定了各種數(shù)據(jù)類型存放的起始位置邊界對(duì)齊方式邊界不對(duì)齊方式Copyright 2012 Computer Organization Group. All rig

16、hts reserved.通常，按字節(jié)編址的機(jī)器硬件都支持邊界不對(duì)齊方式，為了保證程序執(zhí)行速度，軟件可以選擇采用對(duì)齊或不對(duì)齊方式。字（地址0） 字（地址6）2次存儲(chǔ)器字訪節(jié)問（地址5） 字節(jié)（地址4） 半字（地址10） 字（地址8） 半字（地址12） 字（地址0） 浪費(fèi)字節(jié)（地址5） 字節(jié)（地址4） 字（地址8） 半字（地址14） 半字（地址12） 操作類型所謂操作類型就是把指令系統(tǒng)按功能進(jìn)行分類。一般指令系統(tǒng)包含 5 大類指令。r 數(shù)據(jù)傳送指令r 數(shù)據(jù)運(yùn)算指令 算術(shù)運(yùn)算指令 邏輯運(yùn)算指令 移位指令 位操作指令Copyright 2012 Compu

17、ter Organization Group. All rights reserved.操作類型（續(xù)）r 程序控制指令 無條件轉(zhuǎn)移指令 條件轉(zhuǎn)移指令 調(diào)用與返回指令 陷阱指令r 輸人/輸出（I/O）指令r 其它指令Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.數(shù)據(jù)傳輸指令r 傳輸主體 主存主存 主存寄存器 寄存器寄存器r IA-32 MOVAL, BL MOV AX, BLr MIPS LW SWs1,(s2)s1,(s2)C

18、opyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.算數(shù)運(yùn)算指令r 最基本指令 ADD SUBr IA-32 ADD AX, BX SUB AX, BXr MIPS ADD s1, s2, s3 SUBs1, s2, s3Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.邏輯運(yùn)算指令r 最基本指令 AND 、NOT 或者 OR、NOTr IA-32 AND AX, BX OR AX, BXr MIPS

19、 AND s1, s2, s3 ORs1, s2, s3Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.移位指令r 最基本指令 左移和右移r 參數(shù) 方向，一般指令中給出 位數(shù)，顯式給出r 舉例 SHL AL，1 MOV DL，5 SHL AL，DLCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.程序控制指令r 最基本指令 條件轉(zhuǎn)移 無條件轉(zhuǎn)移 函數(shù)調(diào)

20、用與返回 TRAP指令r 舉例 JZ JMP CALL RETCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.目錄第二章指令系統(tǒng)2.42.5概述指令系統(tǒng)的發(fā)展指令系統(tǒng)的功能指令格式尋址方式Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.指令格式r 指令由操作碼和地址碼組成r 操作碼字段指出指令的操作性質(zhì)，即指令要完成的功能r 地址碼

21、字段指出操作數(shù)的地址，即指令操作對(duì)象所在的位 置，或者下一條指令在主存儲(chǔ)器中的地址。指令格式：Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼地址碼指令字長指令字長指一條指令中包含的二進(jìn)制碼位數(shù)。它取決于操作碼的長度、地址碼的長度和地址碼的個(gè)數(shù)。r 指令字長選取的基本原則 指令字長盡可能短，以節(jié)省存儲(chǔ)空間和提高處理速度 指令中各信息位利用率盡可能高，以有效壓縮指令字長r 常見指令結(jié)構(gòu) 等長指令字結(jié)構(gòu)：所有指令字長均相等，通常，指令字長=機(jī)器字長 變長指令字結(jié)構(gòu)：各種

22、指令長度不等Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.地址碼字段（續(xù)）r 四種CPU 結(jié)構(gòu)）Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.通用寄存器結(jié)構(gòu)分為：寄存器寄存器型（RR型）、寄存器存儲(chǔ)器型（RS型地址碼字段（續(xù)）r 地址碼個(gè)數(shù) 三地址指令操作：A3（A1）OP（A2） 二地址指令操作：A1 （A1）OP （A2）http:/corg

23、.Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼A1A2操作碼A1A2A3地址碼字段（續(xù)） 一地址指令操作： AC（AC） OP（A） 零地址指令操作數(shù)來自（送往）堆棧棧頂Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼操作碼A操作碼字段為了表示不同功能的指令，每一條指令安排一個(gè)唯一的操作碼。操作碼字段位數(shù)選取原則是能夠表示指令系統(tǒng) 中的全部指令。r 操作碼

24、長度 定長操作碼：所有指令的操作碼位數(shù)相同，并將操作碼集中安排在指令字的一個(gè)固定的字段中 變長操作碼：各種指令的操作碼位數(shù)不一致，并且操作碼可以分散在指令字的不同字段中Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼擴(kuò)展技術(shù)當(dāng)采用定長指令字格式，且多種地址碼結(jié)構(gòu)混合使用時(shí)，可利用地址碼個(gè)數(shù)較少的指令空出的地址碼字段，來 增加操作碼的位數(shù)。r 操作碼擴(kuò)展方法 等長擴(kuò)展法 4-8-12擴(kuò)展法 3-6-9擴(kuò)展法 不等長擴(kuò)展法Co

25、pyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼擴(kuò)展舉例0000000111104位操作碼的三地址指令15條A1A2A31111111111110000000111108位操作碼的二地址指令15條A1A211111111111111111111111100000001111012位操作碼的一地址指令15條A00000001111111111111111111111111111111111111111116位操作碼的零地址指令16條Copyright 2012 Compu

26、ter Organization Group. All rights reserved.指令格式舉例（續(xù)）r MIPS 32 指令格式32位定長指令格式，操作碼字段也是固定長度，沒有專門的尋址方式字段，由指令格式確定尋址方式。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.目錄第二章指令系統(tǒng)2.42.5概述指令系統(tǒng)的發(fā)展指令系統(tǒng)的功能指令格式尋址方式Copyright 2012 Computer Organiz

27、ation Group. All rights reserved.尋址方式計(jì)算源操作數(shù)、目的操作數(shù)以及下一條指令所在存儲(chǔ)設(shè)備具置的方法稱為尋址方式。r 與地址相關(guān)的概念 形式地址：也稱符號(hào)地址，通常指由指令中顯式給出的地址。 有效地址：也稱邏輯地址，它通常可以根據(jù)形式地址通過某種變換得到，變換規(guī)則由具體的尋址方式來確 定。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.有效地址EA由尋址方式和形式地址共同來確定的。通過形式地 址求有效地址所采用的算法就是尋址方式。尋址方式

28、指令尋址尋址方式分為指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式兩類。r 指令尋址方式確定下一條將要執(zhí)行的指令所在主存單元地址的方法。其目的是為 PC設(shè)置新值。按照程序運(yùn)行軌跡可分為： 順序指令尋址下一條指令地址由當(dāng)前指令地址自增產(chǎn)生，即PC =（PC）+ 1 跳躍指令尋址由轉(zhuǎn)移類指令給出下一條指令的地址信息。 即PC內(nèi)容按轉(zhuǎn)移地址重新設(shè)置，而不是由PC順序計(jì)數(shù)提供。 Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.尋址方式數(shù)據(jù)尋址r 數(shù)據(jù)尋址方式 確定當(dāng)前指令所涉及的操作數(shù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備

29、中的地址的方法。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，尋址方式較多，為了正確、有效地獲得操作數(shù)，通常在指令中安排幾位標(biāo)志位表示所用的 尋址方式，稱為“尋址方式碼”或“尋址特征碼”。 指令格式如下： 數(shù)據(jù)尋址方式可分為基本尋址方式和復(fù)合尋址方式。 基本尋址方式根據(jù)數(shù)據(jù)所在的位置不同可分為四大類：立即尋址、寄存器尋址、存儲(chǔ)器尋址和堆棧尋址。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.操作碼尋址特征1A1尋址特征2A2尋址方式立即尋址r 立即尋址方式 所需的操作數(shù)在指令的地址碼部分直接給出目的操

30、作數(shù)源操作數(shù)v 說明 立即尋址通常只適用于源操作數(shù) Operand = Imme. Data 例如，IA-32中，moveax,100MIPS 32 中， addi $s1,$s2,100Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.OP_CodeDesModImme. Data尋址方式寄存器尋址r 寄存器尋址方式 操作數(shù)在寄存器中，指令執(zhí)行速度快。 地址碼字段的形式地址部分給出通用寄存器編號(hào) Ri， 地址碼字段短。寄存器組v 說明 EA = Ri, Operand =

31、 (Ri)Ri 例如，IA-32中，moveax,ebxMIPS 32 中， add $s1,$s2,$s3Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.DataOP_COdeDesModRi尋址方式存儲(chǔ)器尋址r 存儲(chǔ)器尋址方式 根據(jù)有效地址的不同形成方法，又分為 直接尋址 存儲(chǔ)器間接尋址 寄存器間接尋址 偏移尋址以及段尋址 這些尋址方式也可以用于跳躍執(zhí)行的指令尋址Copyright 2012 Computer Organiz

32、ation Group. All rights reserved.尋址方式直接尋址 直接尋址方式 指令地址字段直接給出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的地址 尋址速度快，但尋址范圍小。存儲(chǔ)器Av 說明 例如，IA-32中，movMIPS 32 中， j 200eax,100Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.DataOP_CodeDesModA尋址方式間接尋址 間接尋址方式 地址碼字段給出的內(nèi)容既不是操作數(shù)，也不是操作數(shù)的地址，而是操作數(shù)地址的地址。 分為一次間接和多次間接尋

33、址。 可擴(kuò)大指令尋址范圍，但指令執(zhí)行速度慢。存儲(chǔ)器A1v 說明 EA = (A1), Operand = (A1) 例如，IA-32中，jmp word ptr1000A2Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.多次間接尋址時(shí)，將A2的最高位設(shè)置為間址標(biāo)志位I，I=0時(shí)，間址結(jié)束A2DataOP_CodeDesModA1尋址方式寄存器間接尋址 寄存器間接尋址方式 地址碼字段給出某一通用寄存器的編號(hào) 該寄存器中存放的是操作數(shù)在主存單元的地址。寄存器 RiA EA =

34、 (Ri), Operand = (Ri) 例如，IA-32中，mov eax, ebxCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.OP_CodeDesModRi存儲(chǔ)器 DataAv 說明 尋址方式偏移尋址 偏移尋址方式 形式上可認(rèn)為是直接尋址和寄存器間接尋址的結(jié)合 地址碼字段既要給出形式地址，也要指出引用哪一個(gè)寄存器Ri內(nèi)容實(shí)現(xiàn)偏移。 EA=（ Ri ）+ A存儲(chǔ)器+AA+1寄存器RbA+NCopyright 2012 C

35、omputer Organization Group. All rights reserved.BDataOP_CodeDesModRiA尋址方式偏移尋址 常用的偏移尋址方式 相對(duì)尋址 變址尋址 基址尋址 相對(duì)尋址PC，即EA =（PC）+A引用專門的程序計(jì)數(shù)器指令中只需要給出偏移量 A有利于程序在內(nèi)存中浮動(dòng)Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.尋址方式偏移尋址 變址尋址引用一個(gè)變址寄存器 Rx,EA =（Rx）+ A變址寄存器 Rx 可以是專用寄存器或通用寄存

36、器若變址寄存器 Rx 是專用寄存器，地址字段中就不需要指出該寄存器（默認(rèn)）若變址寄存器 Rx是通用寄存器，地址字段要給出寄存器的編號(hào) Ri 基址尋址引用一個(gè)基址寄存器 Rb,EA =（Rb）+ A基址寄存器 Rb 可以是專用寄存器或通用寄存器若基址寄存器 Rb 是專用寄存器，地址字段中就不需要指出該寄存器（默認(rèn)）若基址寄存器 Rb 是通用寄存器，地址字段要給出寄存器的編號(hào) RiCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.尋址方式偏移尋址 基址寄存器中存放基地址，一旦由

37、系統(tǒng)設(shè)定一般用戶不能改變， 序中指令或數(shù)據(jù)的改變由不同的位移量完成； 變址寄存器存放地址修改量（變址值），而形式地址給出基本地程址值，操作數(shù)地址的變化由變址值增、減量完成（典型的變址尋址其變址值的增、減量由硬件自動(dòng)完成）； 基址寄存器的內(nèi)容通常由系統(tǒng)程序設(shè)定，而變址寄存器的內(nèi)容通 常由用戶設(shè)定； 基址尋址常用來實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶程序的動(dòng)態(tài)定位，而變址尋址常用于 數(shù)組處理及串操作。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.變址尋址與基址尋址的區(qū)別：尋址方式段尋址r 段尋址方式

38、 用于地址長度超過機(jī)器字長的場合 將與機(jī)器字長相等的段地址和段內(nèi)位移量錯(cuò)位相加， 以獲得更長的主存地址。存儲(chǔ)器寄存器Rb+EA0000AA+1段寄存器+A+NCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.物理地址EA=A+NDSNDataOP_CodeDesModRbA尋址方式堆棧尋址r 堆棧 堆棧是一種后進(jìn)先出（LIFO）的存儲(chǔ)裝置 有寄存器堆棧（硬堆棧）和存儲(chǔ)器堆棧（軟堆棧） 存儲(chǔ)器堆棧是在主存中開辟一塊區(qū)域，該區(qū)域一端固定，稱為棧底；另一端是浮動(dòng)的，稱為棧頂 棧頂

39、是數(shù)據(jù)唯一的出入口。堆棧指針（SP）始終指向棧頂。 棧底與棧頂?shù)牡刂吩O(shè)定方法 棧底設(shè)在棧區(qū)的低址端，棧頂設(shè)在高址端，堆棧向上生長 棧底設(shè)在棧區(qū)的高址端，棧頂設(shè)在低址端，堆棧向下生長Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.尋址方式堆棧尋址r 堆棧的實(shí)現(xiàn) SP指向棧頂空單元存儲(chǔ)器堆棧堆棧指示器SP棧長xx.x棧底/棧頂空棧情況Copyright 2012 Computer Organization Group. All ri

40、ghts reserved.xx.x尋址方式堆棧尋址r 堆棧的實(shí)現(xiàn) SP指向棧頂空單元堆棧操作存儲(chǔ)器堆棧指示器SP壓棧操作 （PUSH）：(SP)數(shù)據(jù) 高址SP (SP) +1棧頂Ac Ab Aa出棧操作（POP）：SP (SP) - 1棧底(SP) 出棧低址非空棧情況Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.cbaAc-1尋址方式堆棧尋址r 堆棧的實(shí)現(xiàn) SP指向棧頂非空單元存儲(chǔ)器堆棧指示器SP棧長xx.x棧底/棧頂空棧情況.c

41、nCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.xx.x尋址方式堆棧尋址r 堆棧的實(shí)現(xiàn) SP指向棧頂非空單元堆棧操作存儲(chǔ)器壓棧操作（PUSH）：高址堆棧指示器SPSP ( SP) + 1(SP) 數(shù)據(jù)Ac Ab Aa棧頂出棧操作（POP）：(SP) 出棧 SP (SP) - 1棧底低址非空棧情況Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.cbaAc尋址方式復(fù)合尋址r 復(fù)合尋址方式 兩種以

42、上尋址方式聯(lián)合使用，稱為復(fù)合尋址 關(guān)鍵是地址計(jì)算的順序，習(xí)慣從名稱上加以反映 變址間接尋址：先變址，后間接。即EA=(Rx)+A， Rx (Rx)+D 間接變址尋址：先間接，后變址。即EA= (Rx)+(A)， Rx (Rx)+DCopyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.以上基本尋址方式的介紹是原理性的，不涉及具體機(jī)器。這些尋址方式在各種實(shí)際機(jī)器中實(shí)現(xiàn)時(shí)有許多變通的命名和規(guī)則， 在使用時(shí)應(yīng)遵循實(shí)際機(jī)器匯編語言的具體規(guī)定。程序定位方式定位程序空間的轉(zhuǎn)換http:/co

43、Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.定位方式是指程序中指令和數(shù)據(jù)的邏輯地址到物理地址的變換時(shí)間和實(shí)現(xiàn)方式。程序定位方式（續(xù)）r 程序定位方式 直接定位方式 直接使用主存物理地址來編寫或編譯程序，即無需地址變換。 將主存物理空間劃分為若干個(gè)固定且大小相同的分區(qū)，為每個(gè)任務(wù)分配相應(yīng)的分區(qū)。 若程序比較大超出了分配給它的主存物理空間，把 它分割成若干個(gè)程序段，在程序運(yùn)行過程中逐段調(diào)入主存物理空間，稱為“覆蓋”。Copyright 2012 Computer Organization Group. All rights reserved.程序定位方式（續(xù)） 靜態(tài)定位方式 在程序加載到主存時(shí)，一次性為指令和數(shù)據(jù)分配主存物理地址。 由加載程序（操作系統(tǒng)程序）完成定位功能。 若程序比較大超出了分配給