学习笔记
前言
本文主要是对于b站尚硅谷的计算机组成原理的学习笔记，仅用于学习交流。
1. 指令
1.1 组成
- 操作码（Opcode）：指指令中执行特定操作的部分。
- 地址码：指令中用于指定操作数位置的部分。
1.2 扩展操作码
- 变化长度操作码：采用哈夫曼编码等技术确保操作码不重复。
- 实现步骤：需求分析、设计、硬件实现、软件支持、验证测试和文档发布。
2. 常见的数据寻址方式
2.1 立即寻址
- 定义：操作数直接写在指令中，不需要访问内存。
- 实现：指令的操作数就是数据。
- 应用场景：常用于赋值操作，例如
MOV AX, 5，将数值 5 加载到寄存器AX。 - 优点：简单，速度最快。
- 缺点：数据范围小。
2.2 直接寻址
- 定义：指令中给出的是一个内存地址，CPU 直接访问该地址的内容。
- 实现：从内存中直接读取数据。
- 应用场景：简单的内存访问。
- 优点：简洁
- 缺点：不灵活，无法动态计算地址。
2.3 间接寻址
- 定义：指令中给出的地址是一个指针，指向另一个内存地址，CPU 需要先从该指针中获取目标地址，再访问数据。
- 实现：首先从给定的地址获取一个指向数据的地址，然后再访问数据。
- 应用场景：动态数据访问，指针操作等。
- 优点：灵活，可以访问不同的内存位置，尤其适用于复杂数据结构。
- 缺点：需要两次内存访问，速度较慢。
2.4 隐含寻址
-
定义：指令的操作数由指令本身隐含或自动确定，操作数的位置不需要显式提供。CPU 在执行指令时自动操作特定的寄存器或内存位置。
实现：操作码本身决定了操作数的位置，通常固定与某些寄存器或硬件资源关联。
应用场景：适用于寄存器操作、堆栈操作、状态寄存器操作等简单且快速的操作。
优点：
- 无需显式地址，指令格式简洁。
- 操作快速，无需地址计算或内存访问。
缺点：
- 灵活性较差，操作数位置固定，无法动态指定或变更。
2.5 寄存器寻址
- 定义：操作数直接存储在寄存器中，指令通过指定寄存器来访问数据。
- 实现：指令操作数本身是寄存器的值，无需访问内存。
- 应用场景：寄存器之间的操作，如
MOV AX, BX，将寄存器BX的值复制到AX。 - 优点：访问速度非常快，因为寄存器访问是最快的。
- 缺点：数量有限，无法存储大量数据。
2.6 寄存器间接寻址
- 定义：使用寄存器存储数据的地址，寄存器中存储的是指向数据的内存地址，CPU 通过寄存器访问内存。
- 实现：寄存器中的值指向目标数据的内存地址，CPU 通过该寄存器来间接访问数据。
- 应用场景：通过寄存器指向内存地址的操作，如
MOV AX, [BX]，将BX指向的内存地址中的值加载到AX寄存器中。 - 优点：灵活，寄存器间接寻址支持动态访问内存。
- 缺点：需要管理寄存器中的地址，速度较直接寻址慢。
2.7 基址寻址
- 定义：通过基地址寄存器和偏移量计算最终地址。
- 实现：将基址寄存器和偏移量相加，得到内存地址。
- 应用场景：数组或结构体的访问。
- 优点：适合访问连续的数据块，灵活，常用于数组和结构体。
- 缺点：需要管理基址寄存器和偏移量。
2.8 变址寻址
- 定义：基址寻址的一种扩展，使用基址寄存器和索引寄存器的组合来计算地址。
- 实现：基址寄存器 + (索引寄存器 × 步长) + 偏移量。
- 应用场景：访问数组元素。
- 优点：支持灵活的内存访问，尤其适用于数组访问。
- 缺点：需要使用多个寄存器，增加了计算复杂度。
2.9 相对寻址
- 定义：相对地址是指相对于当前指令的地址（或程序计数器
PC）的偏移量。 - 实现：通过当前地址（
PC）加上偏移量计算最终地址，常用于跳转或分支指令。 - 应用场景：程序跳转、分支语句、函数调用等。
- 优点：常用于控制流操作，支持代码独立性和程序重定位。
- 缺点：只能用于跳转和分支指令，通常不适用于数据访问。
2.10 堆栈寻址
- 定义：通过栈顶指针（
SP）来访问数据。 - 实现：栈顶元素的地址由栈指针寄存器（
SP）决定。 - 应用场景：函数调用、局部变量管理、返回地址管理等。
- 优点：支持动态的函数调用和局部数据存取，常用于递归和函数栈。
- 缺点：操作栈需要使用专门的寄存器和管理机制。
结语
好累，好多没看懂的都得问问AI，寻址什么的…好麻烦。
