计算机系统结构 (第6讲) 主讲人：郑纬民教授 清华大学计算机系
计算机系统结构 （第6讲） 主讲人： 郑纬民 教授 清华大学计算机系
第二章指令系统 2.1数据表示 2.2寻址技术 2.3指令格式的优化设计 2.4指令系统的功能设计 2.5RISC指令系统
第二章 指令系统 2.1 数据表示 2.2 寻址技术 2.3 指令格式的优化设计 2.4 指令系统的功能设计 2.5 RISC指令系统
2.2寻址技术 寻找操作数及其他信息的地址的技术称为 寻址技术 内容：编址方式、寻址方式和定位方式 对象：寄存器、主存储器、堆栈 和输入输出设备 方法：分析各种寻址技术的优缺点， 如何选择和确定寻址技术 2.2.1编址方式 2.2.2寻址方式 2.2.3定位方式 重点是寻址方式的选择方法
2.2 寻址技术 寻找操作数及其他信息的地址的技术称为 寻址技术 内容：编址方式、寻址方式和定位方式 对象：寄存器、主存储器、堆栈 和输入输出设备 方法：分析各种寻址技术的优缺点， 如何选择和确定寻址技术 2.2.1 编址方式 2.2.2 寻址方式 2.2.3 定位方式 重点是寻址方式的选择方法
2.2.1编址方式 编址方式是指对各种存储设备进行编码的 方法。 主要内容：编址单位、零地址空间个数、 并行存储器的编址技术、输入输出设备 的编址技术 1、编址单位 常用的编址单位：字编址、字节编址、位 编址、块编址等
2.2.1 编址方式 编址方式是指对各种存储设备进行编码的 方法。 主要内容：编址单位、零地址空间个数、 并行存储器的编址技术、输入输出设备 的编址技术 1、编址单位 常用的编址单位：字编址、字节编址、位 编址、块编址等
编址单位与访问字长 一般：字节编址，字访问 部分机器：位编址，字访问 辅助存储器：块编址 字节编址字访问的优缺点 有利于信息处理 地址信息浪费、存储器空间浪费 读写逻辑稍复杂 0字节位置引起的问题 2、零地址空间个数 三个零地址空间：通用寄存器、主存储器 和输入输出设备均独立编址
编址单位与访问字长 一般：字节编址，字访问 部分机器：位编址，字访问 辅助存储器：块编址 字节编址字访问的优缺点 有利于信息处理 地址信息浪费、存储器空间浪费 读写逻辑稍复杂 0字节位置引起的问题 2、零地址空间个数 三个零地址空间：通用寄存器、主存储器 和输入输出设备均独立编址
两个零地址空间：主存储器与输入输出设 备统一编址 个零地址空间：所有存储设备统一编址， 最低端是通用寄存器，最高端是输入输 出设备，中间为主存储器 隐含编址方式，实际上没有零地址空间： 堆栈、Cache等 3、输入输出设备的编址 台设备一个地址 台设备两个地址：数据寄存器、状态或 控制寄存器
两个零地址空间：主存储器与输入输出设 备统一编址 一个零地址空间：所有存储设备统一编址， 最低端是通用寄存器，最高端是输入输 出设备，中间为主存储器 隐含编址方式，实际上没有零地址空间： 堆栈、Cache等 3、输入输出设备的编址 一台设备一个地址 一台设备两个地址：数据寄存器、状态或 控制寄存器
多个需要编址的寄存器共用同一个地址的 方法：依靠地址内部来区分，适用于被 编址的接口寄存器的长度比较短。“下 跟法”隐含编址方式，必须按顺序读写 寄存器。 台设备多个地址。对编程增加困难 4、并行存储器的编址技术 高位交叉编址 主要目的是用来扩大存储器容量。 低位交叉编址 主要目的是提高存储器速度
多个需要编址的寄存器共用同一个地址的 方法：依靠地址内部来区分，适用于被 编址的接口寄存器的长度比较短。“下 跟法”隐含编址方式，必须按顺序读写 寄存器。 一台设备多个地址。对编程增加困难 4、 并行存储器的编址技术 高位交叉编址 主要目的是用来扩大存储器容量。 低位交叉编址 主要目的是提高存储器速度
2.2.2寻址方式 寻址方式：寻找操作数及数据存放单元的 方法。 主要内容：设计思想和设计方法 1、寻址方式的设计思想 立即数寻址方式 用于数据比较短、源操作数 面向寄存器的寻址方式 OPC R OPC R,R OPC R.R.R
2.2.2 寻址方式 寻址方式：寻找操作数及数据存放单元的 方法。 主要内容：设计思想和设计方法 1、寻址方式的设计思想 立即数寻址方式 用于数据比较短、源操作数 面向寄存器的寻址方式 OPC R OPC R, R OPC R, R, R
OPC R,M 面向主存储器的寻址方式： OPC M OPC MM OPC M,M,M 面向堆栈的寻址方式： OPC OPC M 2、间接寻址方式与变址寻址方式的比较 目的相同： 都是为了解决操作数地址的修改问题
OPC R, M 面向主存储器的寻址方式： OPC M OPC M, M OPC M, M, M 面向堆栈的寻址方式： OPC OPC M 2、间接寻址方式与变址寻址方式的比较 目的相同： 都是为了解决操作数地址的修改问题
都能做到不改变程序而修改操作数地址 原则上，一种处理机中只需设置间址寻址 方式与变址寻址方式中的任何一种即可， 有些处理机两种寻址方式都设置 如何选取间址寻址方式与变址寻址方式？ 优缺点怎样？ 例2.7：一个由N个元素组成的数组，已经存 放在起始地址为AS的主存连续单元中， 现要把它搬到起始地址为AD的主存连续 单元中。不必考虑可能出现的存储单元的 重叠问题。为了编程简单，采用一般的两 地址指令编写程序
都能做到不改变程序而修改操作数地址 原则上，一种处理机中只需设置间址寻址 方式与变址寻址方式中的任何一种即可， 有些处理机两种寻址方式都设置 如何选取间址寻址方式与变址寻址方式？ 优缺点怎样？ 例2.7：一个由N个元素组成的数组，已经存 放在起始地址为AS的主存连续单元中， 现要把它搬到起始地址为AD的主存连续 单元中。不必考虑可能出现的存储单元的 重叠问题。为了编程简单，采用一般的两 地址指令编写程序