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计算机组成原理第五章

计算机组成原理第五章. 知识点二：寻址方式. 主讲教师：秦磊华. 问题引入. 主存基于地址访问，程序执行过程中， CPU 如何得到指令的地址和将被指令处理数据对象的地址？. 学习建议.  系统观： 本知识点的学习与控制器关联；从程序设计角度看，需深刻理解不同寻址方式的寻址过程，合理选择寻址方式，为编制高性能程序和程序优化奠定基础。 构造观： 掌握指令和数据有效地址的计算方法。. 1. 指令的寻址方式. 1) 顺序寻址 PC 内容变化的流程为 : PC  (PC) + ”1” “1” 表示一条指令所占用的主存单元字节。. 2) 跳跃寻址.

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计算机组成原理第五章

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  1. 计算机组成原理第五章 知识点二：寻址方式 主讲教师：秦磊华

  2. 问题引入 主存基于地址访问，程序执行过程中，CPU如何得到指令的地址和将被指令处理数据对象的地址？ 学习建议 系统观：本知识点的学习与控制器关联；从程序设计角度看，需深刻理解不同寻址方式的寻址过程，合理选择寻址方式，为编制高性能程序和程序优化奠定基础。 构造观：掌握指令和数据有效地址的计算方法。

  3. 1.指令的寻址方式 1) 顺序寻址 PC内容变化的流程为: PC  (PC) + ”1” “1”表示一条指令所占用的主存单元字节。

  4. 2) 跳跃寻址 PC内容变化的流程为： PC 转移地址值(条件满足时)。

  5. 操作码(OP) 地址码字段(Ad) 2.操作数寻址方式 目的：寻址操作数有效地址(EA表示)； 操作数来源基本上有三种情况： (a)直接由指令地址字段提供； (b)由指令地址字段指定的寄存器提供； (c)操作数存放在存储器中。 由于操作数来源多，故有必要设计多种不同的寻址方式。

  6. 可从下列四个方面分析每种寻址方式的特点 (a)是否影响指令执行速度； (b)寻址范围是否受地址字段位数的影响； (c)数据或偏移量的大小是否受地址字段位数的影响； (d)是否有利于提高程序设计的灵活性。

  7. 操作码(OP) 立即数 1)立即数寻址 • 指令的Ad字段即为操作数； • 随指令一同存放在主存,取指令时一同被被送入CPU内的指令寄存器； • 指令执行时该数已存在于CPU内，不需要再次访问主存，也不需计算有效地址EA； 指令执行速度快，立即数的大小受Ad字段位数的影响；  一般用于赋初值，赋值改变需重复使用指令。

  8. OP Ad 主存 …. 操作数 …. 2)直接寻址 Ad提供操作数的有效地址，即EA=Ad ; 寻址范围受限于Ad位数； 取操作数需访问主存，相对寄存器寻址指令速度慢； 采用直接寻址访问主存单元变化时，需再次使用指令。

  9. OP Ad 主存 …. EA …. 操作数 3)间接寻址 Ad提供操作数主存单元地址的地址 ;EA = （Ad）； 有效解决了访存范围受限于Ad字段位数的弊端； 需要访问主存2次(取操作数地址和取操作数)，指令执行速度慢。

  10. OP Ad …. Ri …. Rj 4)寄存器寻址 寄存器 Ad提供存放操作数的寄存器编号； 不需要访问主存，指令执行速度快。

  11. OP Ad 寄存器 主存 …. 操作数 …. …. Ri …. 5)寄存器间接寻址 Ad提供寄存器编号 ; EA = （Ri）； 能扩展寻址范围，又不增加访问主存的次数。

  12. OP Ad 主存 ….  操作数 …. PC 6)相对寻址 Ad提供偏移值 ; EA = （PC）+ Ad； 便于程序浮动； 取指阶段PC的值会改变，而计算EA是指令执行阶段的任务，故计算EA时的PC值是下一条指令的地址。

  13. 例1:某机指令字长16位,内存按字节寻址, 采用相对寻址方式指令的当前地址为2003H, 若希望该指令处理数据的有效地址为200AH,给出该指令中Ad字段的值。 解：相对寻址方式下 EA=（PC）+ Ad Ad = EA - （PC） 题中相对寻址指令的地址为2003H， 根据指令顺序寻址方式，取指后PC= 2003H +2=2005H 故Ad = 200AH – 2005H = 5

  14. OP Ad 主存 ….  操作数 变址寄存器 …. X 7)变址寻址 Ad提供偏移值 ,EA = （X）+ Ad； 通过X值的改变而不是Ad值的改变去改变EA，不需要修改程序即可访问成块数据，极大地方便程序设计; 主要应用于对线性表元素的重复访问。

  15. OP Ad 主存 ….  操作数 基址寄存器 …. B 8)基址寻址 Ad提供变化的位移量，B提供基准量, EA =(B)+ Ad ,正好与变址寻址相反 ； 除解决程序的重定位问题外，基址寻址方式还能扩展寻址空间 。

  16. 知识点二 回顾 指令的顺序寻址 a)增量“1”跟指令的字长有关； b)在指令的取指阶段实现PC增量； 指令的跳跃寻址：在指令的执行阶段实现； 操作数寻址。

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