# 4.2 指令的寻址方式

## 4.2.1 指令寻址

通过程序计数器（PC）来给出下一条要执行的指令的地址。

### 1、顺序寻址

$$
(PC)+"1" \to PC
$$

{% hint style="warning" %}
这里的+1并不是直接+1，而是<mark style="color:orange;">**取决于指令字长与存储字长**</mark>。

例如：系统采用定长指令字结构，指令字长=存储字长=2B，主存按照字节（1B）编址，则实际上PC每次是+2

而若采用不定长指令字结构，则每次加的值取决于正在执行的指令的长度。
{% endhint %}

### 2、跳跃寻址

即通过转移指令JMP直接修改PC的值，跳转到相应的指令。

## 4.2.2 数据寻址

明确<mark style="color:orange;">**本条指令**</mark>的地址码指明的<mark style="color:orange;">**真实地址**</mark>。

一般来说，会通过在操作码前增加几位<mark style="color:orange;">**寻址特征**</mark>，用于表明使用的哪种寻址方式。

![](/files/Nz4fqX8uj01Xz4n9EN6V)

### 1、直接寻址

指令字中形式地址就是真实地址，直接访问即可。

* 优点
  * 实现简单
  * 仅需要一次访存，无需专门计算
* 缺点
  * 由于形式地址长度有限，寻址范围存在限制
  * 操作数的地址不易修改

### 2、间接寻址

形式地址指向一个主存单元，在该主存单元中存放着操作数的真实地址。

共需要<mark style="color:purple;">**三次访存**</mark>：取指令，指向主存单元→访问主存单元，得到真实地址→访问真实地址，得到操作数

还可以套娃，进行多次间接寻址。

* 优点
  * 可以扩大寻址范围
  * 便于编程
* 缺点
  * 需要多次访存

### 3、寄存器寻址

地址码部分给出的不再是地址，而是<mark style="color:orange;">**寄存器编号**</mark>。相应的寄存器中存放着真实地址。

* 优点
  * 仅需要一次访存（取指令）
  * 指令执行阶段无需访存，执行速度快
  * 支持向量、矩阵运算
* 缺点
  * 寄存器价格较高，计算机中寄存器的数量有限

### 4、寄存器间接寻址

地址码部分给出寄存器序号。寄存器中存放着主存单元地址，该主存单元中存放着真实地址。

需要两次访存：取指令→执行指令（访问真实地址）

* 优点
  * 相较于间接寻址，速度更快

### 5、隐含寻址

指令中仅给明一个地址，而另一个地址默认位于某个寄存器中（如ACC）

* 优点
  * 有利于缩短指令字长
  * 简化地址结构
* 缺点
  * 需要增加相应的硬件

### 6、立即寻址

指令中存放的不是地址，而是<mark style="color:orange;">**直接存放的操作数**</mark>。

一般寻址特征表现为“#”，相应的操作数又被称为<mark style="color:orange;">**立即数**</mark>，一般用补码表示。

* 优点
  * 仅需要一次访存
  * 执行速度最快
* 缺点
  * 地址码的位数限制了立即数的范围

### 7、基址寻址

将CPU中基址寄存器（BR）的值加上形式地址所表示的偏移量，得到真实地址。

基址寄存器中存放的是<mark style="color:orange;">**当前程序起始的存放地址**</mark>。

{% hint style="warning" %}
操作系统中的“重定位寄存器”其实就是基址寄存器。
{% endhint %}

当计算机中没有基址寄存器时，需要指明使用某个寄存器来充当基址寄存器。

* 优点
  * 便于程序“浮动”（可以存储在主存中的任何地方）
  * 方便多道程序并发运行

{% hint style="warning" %}
在程序运行开始前，CPU会将PCB中的程序起始地址存放进BR中。

用户无法修改BR的内容，只能指定某个寄存器充当BR。
{% endhint %}

* 优点
  * 可以扩大寻址范围
  * 用户不必考虑程序存储在主存的什么位置，便于浮动编程
  * 便于多道程序设计

### 8、变址寻址

与基址寻址类似，将变址寄存器（indexer register，IX）中所存放的值与形式地址中的偏移量相加，得到真实地址。

不同的是，IX是面向用户的，<mark style="color:orange;">**用户可以修改IX中的值**</mark>。

例如，可以将IX的值设为数组的首地址，之后通过不断对IX进行比较运算、加法运算改变IX的值，完成对数组的遍历。

* 优点
  * 适合循环程序的编写
  * 适合处理数组问题

{% hint style="info" %}
可以将变址寻址和基址寻址联合使用，对整段程序采用基址寻址，而对于循环体再次采用变址寻址。
{% endhint %}

### 9、相对寻址

将PC中存放的值与形式地址中的偏移量相加，得到真实地址。

即A是对PC中地址的偏移量，一般采用补码表示。

{% hint style="danger" %}
PC中存放的是<mark style="color:orange;">**下一条指令**</mark>的地址

因此使用相对寻址来用于<mark style="color:purple;">**跳跃寻址**</mark>之中，保证地址的正确
{% endhint %}

* 优点
  * 循环时不用更改跳跃指令的地址码
  * 多道程序设计中，程序可能会在内存中浮动，需要用到

### 10、堆栈寻址

在堆栈数据结构中，存在堆栈指针（SP），当执行出入栈操作时，SP会自动+1（-1），指向新的栈顶元素。

存在用寄存器实现的硬堆栈和存放在主存中的软堆栈。

堆栈可用于函数调用时保存当前函数的相关信息。


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