《计算机组成与体系结构：性能设计》读后小记 11、指令集：寻址方式和指令格式

一、寻址方式（7种）

　　1、方式字段：通常是不同的操作码使用不同的寻址方式。指令格式中的一位或几位能用做方式字段，方式字段的值确定使用哪种寻址方式。

　　2、立即寻址：操作数实际出现在指令中。优点是，获得操作数不要求另外的存储器访问，节省了一个存储器或高速缓存（cache）周期。缺点是操作数的大小受限于地址字段的长度。

　　3、直接寻址：地址字段含有操作数的有效地址。

　　4、间接寻址：让地址字段指示一个存储器字地址，而此地址处保存有操作数的全长度地址。

　　5、寄存器寻址：类似于直接寻址，唯一不同的是地址字段指的是寄存器不是一个主存地址。

　　6、寄存器间接寻址：类似于间接寻址，唯一不同的是地址字段指示的是一个寄存器地址。

　　7、偏移寻址：要求指令有两个字段，至少其中一个是显示的，保存在一个地址字段中的值直接被使用（值=A），另一个地址字段，或者一个基于操作码的隐含引用，指向一个寄存器，此寄存器内容加上A产生有效地址。有以下三种偏移寻址：

　　　　（1）相对寻址：隐含引用的寄存器是程序计数器（PC），因此也叫PC相对寻址。即当前PC的值（此指令后续的下一条指令的地址），加上地址字段的值（A），产生有效地址；

　　　　（2）基址寄存器寻址：被引用的寄存器含有一个存储器地址，地址字段含有一个相对于那个地址的偏移量。

　　　　（3）变址：指令地址字段引用一个主存地址，被引用的寄存器含有对于那个地址的一个正的偏移量。

　　8、栈寻址：栈指针保存在寄存器中，于是对存储器中栈位置的访问实际上是一种寄存器间接寻址方式。

 

二、指令格式

　　1、一个指令格式必须包括一个操作码，以及隐式或显示的、零个或多个操作数。

　　2、指令长度：指令长度决定与存储器尺寸、存储器组织、总线结构、CPU复杂程度和CPU速度等相互影响。它决定了汇编语言编程人员所看到的机器指令的丰富性和灵活程度。指令长度通常是字符长度（8位）或定点长度的整数倍。

　　3、位的分配：越多的操作码意味着减少了寻址可用的位数。PDP-8使用12位指令和12位的字，有一个单一的通用寄存器，即累加器。PDP-10以空间利用率低为代价，使得程序员编程相对容易。

　　4、变长指令：提供大的操作码清单，而操作码具有不同的长度。寻址方式也能更灵活，指令格式能将各种寄存器和存储器引用加上寻址方式予以组合。

　　5、x86配备了各种指令格式；ARM的所有指令都是32位长，并有规整的格式。