计算机组成与结构：指令集-寻址模式与格式解析

“计算机组成与结构：lecture 11 Instruction Sets-Addressing Modes and Formats，这份文档资料主要讨论了指令集中的寻址模式和格式，包括 Zhao Fang 对计算机组织与架构的讲解，特别是针对 Pentium 和 PowerPC 的寻址模式和指令格式。” 在计算机体系结构中，指令集是计算机硬件与软件交互的基础，而寻址模式和指令格式是其中的关键组成部分。今天的学习目标主要围绕地址计算方式以及 Pentium 和 PowerPC 架构下的寻址和指令格式。 寻址模式决定了处理器如何访问存储器中的数据。以下是几种常见的寻址模式： 1. **立即寻址（Immediate Addressing）**： - 操作数直接包含在指令中，如 `ADD 5`，表示将5加到累加器中。 - 这种方式无需额外的内存访问来获取操作数，因此速度较快。 - 然而，由于操作数直接编码在指令中，其范围通常有限。 2. **直接寻址（Direct Addressing）**： - 指令中的地址字段直接包含操作数的物理地址，例如 `ADD A`，表示将存储在地址A处的值加到累加器。 - 直接寻址只需要一次内存访问就能获取操作数。 - 但它的地址空间有限，可能受到处理器设计的限制。 3. **间接寻址（Indirect Addressing）**： - 指令中的地址字段指向一个内存单元，该单元包含了操作数的实际地址。 - 这需要两次内存访问：一次获取地址，一次获取操作数。 - 间接寻址提供了更大的灵活性，但牺牲了速度。 4. **寄存器寻址（Register Addressing）**： - 操作数位于处理器的寄存器中，地址字段指定哪个寄存器。 - 这种方式非常快，因为寄存器直接在CPU内部。 5. **寄存器间接寻址（Register Indirect）**： - 类似于间接寻址，但地址字段指定的是一个寄存器，寄存器中的值作为操作数的内存地址。 6. **偏移量寻址（Displacement/Indexed Addressing）**： - 结合了一个基址寄存器和一个偏移量，如 `ADD [BX+5]`，其中BX是基址寄存器，5是偏移量。 - 常用于数组或数据结构的访问。 7. **堆栈寻址（Stack Addressing）**： - 数据存储在堆栈中，通过栈顶指针（如SP）来访问。 接下来，文档可能会详细介绍 Pentium 和 PowerPC 架构下的寻址模式和指令格式，这两种架构各自有其独特的寻址方式和指令结构，如 Pentium 的复杂指令集和 PowerPC 的简化指令集，以及它们如何影响指令的编码、效率和兼容性。理解这些内容对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要，特别是在优化代码和设计处理器时。