数据寻址——偏移寻址

Posted 2021-05-22 流楚丶格念

文章目录

• 偏移寻址
• • 三种偏移地址区别：
  • 基址寻址
  • • • 问题：（b）要用几个bit指明寄存器？
    • 基址寻址的作用
    • • 优点
      • 注意：
  • 变址寻址
  • • 注意：
    • 变址寻址的作用
    • • 优点
      • 注意：
  • 补充：基址&变址复合寻址
  • 相对寻址
  • • 相对寻址的作用
    • • 优点：
  • 小结
  • *扩展：硬件如何实现数的“比较”

偏移寻址

相对寻址、基址寻址、变址寻址都属于偏移寻址。

三种偏移地址区别：

但是他们之间还是有区别的，在于偏移的“起点”不一样

• 基址寻址：以程序的起始存放地址作为“起点”
• 变址寻址：程序员自己决定从哪里作为“起点”
• 相对寻址：以程序计数器PC所指地址作为“起点”

基址寻址

基址寻址：将CPU中基址寄存器(BR)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=(BR)+A。

下图是两种基址寄存器的构成方式：

问题：（b）要用几个bit指明寄存器？

根据通用寄存器总数判断

假如通用寄存器有八个，因为 2³=8 在,用3个bit 就可以指明 0~7 共八个数

基址寻址的作用

优点

优点：便于程序“浮动”，方便实现多道程序并发运行

扩充一下哈：

优点：

1. 可扩大寻址范围（基址寄存器的位数大于形式地址A的位数）；
2. 用户不必考虑自己的程序存于主存的哪一空间区域，故有利于多道程序设计；
3. 可用于编制浮动程序（整个程序在内存里边的浮动） 。

如下图是对一个简单程序的基址寻址图解

注意：

基址寄存器是面向操作系统的，其内容由操作系统或管理程序确定。在程序执行过程中，基址寄存器的内容不变（作为基地址），形式地址可变（作为偏移量）。

当采用通用寄存器作为基址寄存器时，可由用户决定哪个寄存器作为基址寄存器，但其内容仍由操作系统确定。

变址寻址

变址寻址：有效地址EA等于指令字中的形式地址A与变址寄存器IX的内容相加之和，即EA= (IX)+A，其中IX可为变址寄存器（专用），也可用通用寄存器作为变址寄存器 。

注意：

变址寄存器是面向用户的，在程序执行过程中，变址寄存器的内容可由用户改变（IX作为偏移量），形式地址A不变（作为基地址） 。

• 这里对比一下基址寄存器中BR与A的执行过程：
  基址寻址中，BR保持不变作为基地址，A作为偏移量

变址寻址的作用

我们先探讨一个问题：

当我们在用高级语言进行编写循环语句的时候，我们看着是很简单的，就像下面的C语言循环语句。

for(int i=0; i<10; i++){
	sum += a[i];
}

但是再计算机中他是这个样子的，

---

中间还省略了相加重复的操作，阿这，如果加个一万次，那你还能接收吗？

答案是：

---

那么是时候召唤变址寻址了！！！！！

在数组处理过程中，可设定A为数组的 首地址，不断改变 变址寄存器IX的内容，便可很容易形成数组中任一数据的地址，特别适合编制循环程序。

我们将上面的改成变址寻址就是下图这个样子

优点

在数组处理过程中，可设定A为数组的首地址，不断改变变址寄存器IX的内容，便可很容易形成数组中任一数据的地址，特别适合编制循环程序。

注意：

变址寄存器是面向用户的，在程序执行过程中，变址寄存器的内容可由用户改变（作为偏移量），形式地址A不变（作为基地址） 。

补充：基址&变址复合寻址

实际应用中往往需要多种寻址方式复合使用（可理解为复合函数）

相对寻址

相对寻址：把程序计数器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PC所指地址的位移量，可正可负，补码表示 。

相对寻址的作用

我们在探讨一下：还是刚才的程序

想一下：如果代码越来越多，我们要挪动for循环的位置呢？只通过直接和变址寻址还能正确访问地址吗？

怎么解决这个问题呢？我么可以在此基础上+上PC值，就能正确访问了，如下图所示。

优点：

操作数的地址不是固定的，它随着PC值的变化而变化，并且与指令地址之间总是相差一个固定值，因此便于程序浮动（一段代码在程序内部的浮动）。

相对寻址广泛应用于转移指令

小结

*扩展：硬件如何实现数的“比较”