计算机组成原理(7)指令系统——偏移寻址、堆栈寻址、CISC和RISC

上一回主要讲了寻址方式：指令寻址和数据寻址

指令寻址分为定长指令字结构(分为四地址指令、三地址指令等，操作码的长度固定，指令长度固定，就是后面的地址长度进行变化)和变长指令字结构

同时也可分为定长操作码和可扩展操作码(就是把其中的一种状态表示成可扩展形式)

数据寻址也分为多种形式，用特征码表示,有立即寻址、直接寻址等，不同的方式访问主存的次数也不一样

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偏移寻址

偏移寻址：基址寻址、变址寻址、相对寻址

有效地址的产生需要进行加法计算

基址寻址

EA=(BR)+A

优点：

• 可以扩大寻址范围 ,因为A的位数少，BR的位数多，相加的话增加了EA的位数，寻址范围就扩大了，可将主存的每段首地址放到基地址，段内的位移量由指令字中的形式地址指出。
• 用户不必考虑程序存于主存的哪，有利于多道程序的设计，可用于编制浮动程序。可以把D理解为相对位置，BR理解为起始位置，那么程序放在哪由BR决定。

分类：隐式(a)和显式(b)，显式由用户指出哪个寄存器用做基址寄存器，存放基地址。

基地址是面向操作系统的，其内容由操作系统或管理程序确定

变址寻址

EA=(IX)+A

优点：可扩大寻址范围；适合编制循环程序：可设定A为数组的首地址，不断改变变址寄存器IX的内容，来实现数组中挨个访问

面向用户，与基址寻址过程相似

为了实现在主存中浮动，可将基址寻址和变址寻址一起使用，EA=A+(BR)+(IX) 所以一般在主存中存储都是混合使用的

相对寻址

EA=(PC)+A

A是相对于当前指令地址的位移量，可正可负

前面两种寻址方式更适合于数据数组的寻址，而相对寻址更适合指令寻址。

优点：便于程序浮动：不同于基址寻址的全局浮动，它是在程序内部浮动，用于程序转移，只需要看PC在哪即可，不用从头数。

 

堆栈寻址

操作数放在堆栈中，隐含使用堆栈指针(SP)为操作数地址。堆栈式存储器中的一块特殊的存储区，按照先进后出的原则进行存储数据。

主要就是需要掌握入栈和出栈的过程，比如说：两个数相加后的数放回堆栈中的过程。

还有硬堆栈(在一组寄存器中实现)和软堆栈(在主存中实现)之分。

CISC与RISC

主流的CPU指令集类型

CISC：复杂指令集计算机

与其他设计相比，在CISC中进行程序设计要比在其他设计中容易，因为每一项简单或复杂的任务都有一条对应的指令。

80-20规律：在CISC指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。

代表：x86架构，主要用于笔记本、台式机等

RISC：精简指令集计算机

因为80-20规律，所以其实只需要少量指令就可完成大部分工作，复杂的指令可以用那些基本指令组合而成。

特点：一条指令完成一个基本“动作”，多条指令组合完成一个复杂的基本功能。

代表：ARM架构，主要用于手机、平板等