指令格式及寻址方式

指令格式及寻址方式指令格式指令格式是指令字用二进制代码表示的结构形式。通常由操作码字段和地址码字段组成。一条指令的结构形式参考书上105页4.2操作码字段OP地址码字段A地址码是产品出厂时已经设定的号码，区别不同的设备，就如同机器的身份号。用以存储器中有许多存放指令或数据的存储单元。每一个存储单元都有一个地址的编号，即地址码。地址编号由小到大顺序增加，对该存储单元取用或存入的二进制信息称为该地址的内容，可以按地址去寻找访问存储单元里的内容。地址码（书106页）地址码通常指定参与操作的操作数的地址。根据一条指令中有操作数地址数X，可将该指令称为X操作数指令或X地址指令。目前二地址和一地址指令格式用的得最多。零地址指令的指令字中只有操作码，而没有地址码。一地址指令常称单操作数指令。(AC)OP(A)→AC（书4.2.2（2）中）OP码OP码A二地址指令常称双操作数指令，它有两个地址码字段A1和A2，分别指明参与操作的两个数在内存中或运算器通用寄存器的地址，其中地址A1兼做存放操作结果的地址。(A1)OP(A2)→A1三地址指令字中有三个操作数地址A1，A2和A3。(A1)OP(A2)→A3OP码A1A2OP码A1A2A3从操作数的物理位置来说，可把二地址指令可归结为三种类型：第一种：访问内存的指令格式存储器-存储器（SS）型指令：参与操作的数都放在内存里，从内存某单元中取操作数，操作结果存放至内存另一单元中。机器执行这种指令需要多次访问内存。第二种：访问寄存器的指令格式寄存器-寄存器（RR）型指令：需要多个通用寄存器或个别专用寄存器，从寄存器中取操作数，把操作结果放到另一寄存器中。机器执行这种指令的速度很快，不需要访问内存。第三种：寄存器-存储器（RS）型指令：执行此类指令，既要访问内存单元，又要访问寄存器指令的寻址方式书112页4.4.1指令的寻址方式有两种：顺序寻址方式、跳跃寻址方式顺序寻址方式(放演示动画)由于指令地址在内存中按顺序安排，当执行一段程序时，通常是一条指令接一条指令地顺序进行。也就是说，从存储器取出第1条指令，然后执行这条指令；接着从存储器取出第2条指令，再执行第二条指令；接着再取出第3条指令。必须使用程序计数器（又称指令指针寄存器）PC来计数指令的顺序号，该顺序号就是指令在内存中的地址。跳跃寻址方式当程序转移执行的顺序时，指令的寻址就采取跳跃寻址方式。所谓跳跃，是指下条指令的地址码不是由程序计数器给出，而是由本条指令给出。注意，程序跳跃后，按新的指令地址开始顺序执行。因此，指令计数据的内容也必须相应改变，以便及时跟踪新的指令地址。采用指令跳跃寻址方式，可以实现程序转移或构成循环程序，从而能缩短程序长度，或将某些程序作为公共程序引用。指令系统中的各种条件转移或无条件转移指令，就是为了实现指令的跳跃寻址而设置的。操作数寻址形成操作数的有效地址的方法称为操作数的寻址方式。由于大型机、小型机、微型机和单片机结构不同，从而形成了各种不同的操作数寻址方式。下面介绍一些比较典型又常用的操作数寻址方式。隐含寻址这种类型的指令，不是明显地给出操作数的地址。而是在指令中隐含着操作数的地址。例如，单地址的指令格式，就不明显地在地址字段中指出第2操作数的地址，而是规定累加寄存器AC作为第2操作数地址。指令格式明显指出的仅是第1操作数的地址D。因此，累加寄存器AC对单地址指令格式来说是隐含地址。立即寻址指令的地址字段指出的不是操作数的地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为立即寻址。立即寻址方式的H特点是指令执行时间很短，因为它不需要访问内存取数，从而节省了访问内存的时间。[1]如：MOVAX,5678H注意：立即数只能作为源操作数，不能作为目的操作数。直接寻址直接寻址是一种基本的寻址方法，其特点是：在指令格式的地址的字段中直接指出操作数在内存的地址。由于操作数的地址直接给出而不需要经过某种变换，所以称这种寻址方式为直接寻址方式。在指令中直接给出参与运算的操作数及运算结果所存放的主存地址，即在指令中直接给出有效地址间接寻址间接寻址是相对直接寻址而言的，在间接寻址的情况下，指令地址字段中的形式地址不是操作数的真正地址，而是操作数地址的指示器，或者说此形式地址单元的内容才是操作数的有效地址。寄存器寻址方式和寄存器间接寻址方式当操作数不放在内存中，而是放在CPU的通用寄存器中时，可采用寄存器寻址方式。显然，此时指令中给出的操作数地址不是内存的地址单元号，而是通用寄存器的编号（可以是8位也可以是16位（AX，BX，CX，DX））。指令结构中的RR型指令，就是采用寄存器寻址方式的例子。如：MOVDS，AX寄存器间接寻址方式与寄存器寻址方式的区别在于：指令格式中的寄存器内容不是操作数，而是操作数的地址，该地址指明的操作数在内存中。偏移寻址相对寻址方式相对寻址是把程序计数器PC的内容加上指令格式中的形式地址D而形成操作数的有效地址。程序计数器的内容就是当前指令的地址。“相对”寻址，就是相对于当前的指令地址而言。采用相对寻址方式的好处是程序员无须用指令的绝对地址编程，因而所编程序可以放在内存的任何地方。[1]指令格式：MOVAX，[BX+1200H]操作数物理地址PA=(DS/SS)*10H+EAEA=(BX/BP/SI/DI)+(6/8)位偏移量Disp对于BX，SI，DI寄存器来说段寄存器默认为DS，对于SP来说，段寄存器默认为SS基址寻址方式在基址寻址方式中将CPU中的基址寄存器的内容，加上指令格式中的形式地址而形成操作数的有效地址。基址寻址的优点是可以扩大寻址能力，因为与形式地址相比，基址寄存器的位数可以设置得很长，从而可以在较大的存储空间中寻址。变址寻址方式变址寻址方式与基址寻址方式计算有效地址的方法很相似，它把CPU中某个变址寄存器的内容与偏移量D相加来形成操作数有效地址。但使用变址寻址方式的目的不在于扩大寻址空间，而在于实现程序块的规律变化。为此，必须使变址寄存器的内容实现有规律的变化（如自增1、自减1、乘比例系数）而不改变指令本身，从而使有效地址按变址寄存器的内容实现有规律的变化。段寻址方式微型机中采用了段寻址方式，例如它们可以给定一个20位的地址，从而有220=1M存储空间的直接寻址能力。为此将整个1M空间存储器以64K为单位划分成若干段。堆栈寻址堆栈有寄存器堆栈和存储器堆栈两种形式，它们都以先进后出的原理存储数据。数据进栈时使用PUSH指令，将数据压入栈顶地址，堆栈指示器减1；数据退栈时，使用POP指令，数据从栈顶地址弹出，堆栈指示器加1。这保证了堆栈中数据先进后出的存取顺序。