計算機組成原理：史上最全尋址方式集合

史上最全尋址方式集合

話不多說，直接上我們這次說的主題：尋址方式。
尋址方式中，我們的大框架可以分爲兩種：指令尋址和數據尋址，來看看吧！
提前術語說明：
(A)指的是A所指向的單元地址。

指令尋址

指令尋址比較簡單，分爲兩種，順序尋址和跳躍尋址：
順序尋址： 通過程序計數器PC加1，自動形成下一條指令的地址；
跳躍尋址： 通過轉移類指令實現。
從上圖中我們可以看到，從指令地址0,1,2,3一直是順序尋址，從3跳躍到7是跳躍尋址，指令爲JMP 7。

數據尋址

數據尋址方式很多，基本原理是地址碼僅僅是形式地址，我們這裏記爲A，真實地址我們幾位EA，還有幾位表示尋址特徵。

1.立即尋址
這種尋址方式形式地址就是操作數本身，也叫立即數。
優點： 尋址簡單，不必訪問存儲器。
缺點： 位數有限，限制了操作數的範圍。

2.直接尋址
這種尋址方式的形式地址A就是操作數的地址EA(EA=A)，在這種尋址方式中，執行階段訪問一次存儲器。
優點： 尋址簡單，無需計算操作數地址。
缺點： A的位數限制了尋址範圍，且需要修改A的值才能修改操作數地址。

3.隱含尋址
隱含尋址是指指令字不直接給出操作數，而操作數是隱含在寄存器或操作碼中。

這個例子是一個一地址格式加法指令，其中一個操作數的地址有A直接給出，另一個操作數隱含在累加器ACC中。
優點： 一個操作數隱含在寄存器或操作碼中，便可減少地址數目，有利於縮短指令字長。
缺點： 同樣的，A的位數限制了尋址的範圍。

4.間接尋址
在這種尋址方式中，形式地址A不再直接是操作數的地址，而是知道指出操作數地址所在的地址，操作數的地址由形式地址A間接提供，爲間接尋址。另一方面，間接尋址不一定只有一次尋址，也有可能多次間接尋址。例如：

圖(b)中就是兩次間接尋址，即EA=((A))，在多次間接尋址中，我們會足以到(A)首位爲1，表示間接尋址未結束，爲0就是改地址內容就爲操作數的地址。
優點： 擴大了操作數的尋址範圍，在前面的尋址方式中，直接利用形式地址A來進行尋址，但是我們知道A小於指令字長，我們姑且認爲指令字長與存儲字長相同，我們不妨設字長均爲16位，A爲8位，由此，前面三種尋址範圍僅爲2⁸，而利用間接尋址，我們的尋址範圍可以達到2¹⁶，即使是間接尋址，也有2¹⁵；另一方面，從編程序角度來講，間接尋址是十分方便的，如圖

我們可以十分簡單的完成子程序的返回(JMP@A可以無條件轉回原地址，如81,202)。
缺點： 在我們的指令執行階段，我們至少得訪問存儲器兩次，多次尋址則更多。

5.寄存器尋址
顧名思義，形式地址A指出的是寄存器的編號，操作數在該寄存器中
優點： 無需訪存，指令字短，有效地縮短指令中某個地址段的位數。

6.寄存器間接尋址
顧名思義，就是形式地址A指出寄存器編號，寄存器中存放有操作數的地址EA，由EA找到操作數。這種尋址方式比間接尋址少訪存一次。

7.基址尋址
接下來是重頭戲，基址尋址需要設有專門的基址寄存器BR，操作數的有效地址EA等於指令字中的形式地址A與基址寄存器BR中的內容相加，BR中的內容我們將其稱爲基地址。
在這裏，我們有一些重要的概念需要區分：
1.BR的內容是由操作系統或者是管理系統確定的，從這個層面上來講BR的內容是可變的，當程序執行時，我們的BR中的內容是不變的。
2.基址尋址是面向系統的。
3.基址尋址在多道程序中極爲有用。用戶不必考慮自己的程序位於主存的哪個位置，完全由操作系統或管理程序根據主存的使用狀況，賦予基址寄存器一個初始值。

8.變址尋址
變址尋址與基址尋址非常的相似，變址尋址的專用寄存器爲IX，操作數的有效地址EA等於形式地址A與變址寄存器IX的內容相加。
但是變址尋址與基址尋址的區別還是相當大的，這種區別要從本質上來看：變址尋址中，由形式地址A提供的基準量是不變的，變址寄存器IX中的內容由用戶設定，在程序執行時他的值可變，這種方式山東大學計算機組成原理實驗，基準量(A)相當於數組的首地址，(IX)相當於數組的下標；而基址尋址則是由指令提供位移量，寄存器BR提供基準量，這一點主要用於爲程序和數據分配存儲空間：由於指令中形式地址A的位數限制，無法實現對主存的全盤訪問，但是將主存分爲若干個訪問段，每一個段的首地址存入BR中，形式地址A則是段內的地址，對於調用程序時，BR內的值是可變的，但是一旦調入，BR的值不變。從這個層面上來說，基址尋址是面向操作系統的尋址方式，變址尋址是面向用戶的尋址方式。
當然，變址尋址可以與其他的尋址方式結合使用，對於各類機器需要注意。

9.相對尋址
相對尋址是將程序計數器PC中的值(當前指令的地址)與指令字中的形式地址相加得到的操作數的地址EA，即EA = (PC) + A。

在這個圖中，形式地址A其實就是操作數地址相對於當前地址的距離。
但是在相對尋址方式中，每當CPU取出一個字節是，PC = (PC) + 1，或者這樣來講不是很直觀，我們來舉個例子：
假設一個相對尋址的指令是三個字節，後兩個字節是相對位移量，低字節地址爲字地址，PC當前值是360(十進制)，要轉到410，那麼取出指令後，PC = (PC) + 3（一個指令爲三個字節），偏移量爲2FH，A佔據後兩個字節，並且按低字節地址爲字地址編址，那麼二三字節的值爲2F00H。

10.堆棧尋址
堆棧尋址跟計算機中的堆棧硬件有關，比如寄存器組或者主存的一部分空間。堆棧的一些性質相信不用我多數說。
這裏，我們就用主存的部分空間說說堆棧：我們用一或兩個寄存器來作爲堆棧指針SP，用於指出棧頂地址，操作數只能從棧頂地址的存儲單元取出。

當壓入棧時，SP = (SP) - 1，出棧時，SP = (SP) + 1。
當然，SP的修改與主存的編址方式有關，若是按字節編址，修改量爲1；若是16位，修改量爲2；32位，修改量爲3。

到這裏，基本上所有的尋址方式都在這裏了。

學這玩意兒，真是麻煩到舌燦蓮花，口吐芬芳…