考研笔记

常见的数据寻址方式

十种寻址方式，看上去要背十条公式。但它们其实只回答同一个问题：指令里那个装不下完整地址的形式地址 ，要配上什么才能凑出有效地址 EA。

按”配什么”来分，十种立刻塌缩成四组：

配什么有哪几种
什么都不配（ 本身就够）隐含、立即、直接、寄存器
再访存一次（拿 指的内容当地址）间接、寄存器间接
加一个寄存器（某寄存器）相对、基址、变址 ←偏移寻址三兄弟
由 SP 隐含堆栈

第三组三种的公式一模一样，是本节全部难点所在，本页会用一整节把它们拆开。

机制

十种寻址方式总表

寻址方式有效地址 EA取操作数访存次数特点
隐含寻址隐含在操作码中0 或 1缩短指令字长（如 ACC）
立即寻址无—— 就是操作数本身0最快，但数的范围受 位数限制
直接寻址1简单，但寻址范围只有 （ 为形式地址位数）
间接寻址2（多级则 ）寻址范围大、便于子程序返回；慢
寄存器寻址，操作数在寄存器0快、指令短
寄存器间接寻址1比间接寻址少一次访存
相对寻址1程序浮动、段内转移
基址寻址1程序重定位、多道程序
变址寻址1数组、循环
堆栈寻址 栈顶（SP 隐含）0（硬堆栈）/ 1（软堆栈）后进先出

立即寻址的 是补码，所以它的表示范围是 而不是 ——这是选择题里的常见细节。

访存次数模板

一道题要么问”共访存几次”，要么问”取操作数访存几次”，两者差一个取指，读题时先圈出来。

总访存次数指令字长存储字长取指取操作数看上表存结果或

四步走：

  1. 取指几次：指令字长 ÷ 存储字长（4.1.2）
  2. 每个源操作数几次：查上表，间接寻址每多一级多一次
  3. 结果要不要写回主存：写回寄存器/ACC 是 0 次，写回主存是 1 次（且写回地址若也是间接寻址，要再加）
  4. 加起来

例　单字长指令、存储字长等于指令字长。ADD @A 是一地址读改写指令， 采用一次间接寻址，结果存回原处。 取指 1 + 取 EA 1 + 取操作数 1 + 存结果 1 = 4 次。 若改成直接寻址，则 1+1+1 = 3 次。

间接寻址：慢，但换来两样别的方式给不了的东西

要多访存一次，多级间接更是每级一次，为什么还留着它？

  1. 突破形式地址的位数限制： 只有 8 位，但 指向的那个主存单元有 32 位——一个 8 位字段间接寻遍 4 GB。
  2. 地址可以在运行时改：指令本身是只读的，但 指向的那个单元可以随时改内容。这是子程序返回、跳转表、函数指针的实现基础，也是 switch 语句编译成跳转表时用的方式（见 4.3.2）。

多级间接需要在被指向的字上留一位标志，说明”这还是个地址，请继续”。所以一个 32 位字里往往只有 31 位是地址。这一条偶尔考。

偏移寻址三兄弟：公式相同，差别在”哪一半是变量”

三者的 EA 都是 某寄存器内容 + 形式地址 ，加法电路完全相同。它们不是三种硬件，是同一种硬件的三种用法。

相对寻址基址寻址变址寻址
基准寄存器PC基址寄存器 BR变址寄存器 IX
寄存器内容由谁定硬件自动（取指时更新）操作系统 / 装入程序用户程序
执行期间寄存器变吗随取指自动变不变不断变
执行期间 变吗不变（编码在指令里）可变（不同指令给不同的 ）不变
谁是基准，谁是偏移PC 基准， 偏移BR 基准， 偏移 基准（数组首址），IX 偏移（下标）
面向转移、程序浮动面向系统：重定位、多道程序面向用户：数组、字符串、循环

一句话判据（能记这一句就够）：

基址寻址里，寄存器是常量、形式地址是变量；变址寻址里，形式地址是常量、寄存器是变量。

展开看就明白为什么：

  • 基址：常量是”程序被装在主存哪里”（装入时定一次，运行中不变），变量是”要访问程序内部的哪个位置”（每条指令的 不同）。
  • 变址：常量是”数组在哪里”（首地址，编译时定），变量是”访问第几个元素”（循环里 IX 每轮 ）。

注意变址寻址里 和 IX 的角色和基址寻址正好互换了——王道把数组首地址放在形式地址 里，把下标放在变址寄存器里。若记成”变址寄存器存数组首地址”就正好反了，后面所有推理都会跟着反。

基址与变址的复合

真实机器几乎总是把两者一起提供：x86 更进一步，还带一个比例因子：

那个 直接对应数组元素的字节数——int arr[] 用 ，double arr[] 用 ，所以 arr[i] 一步到位，不必先把 乘 4。这条硬件设计与 C 语言指针算术的对应关系，会在 4.3.1 的 LEA 那里再用一次。

堆栈寻址

栈顶，由 SP 隐含给出，指令里不出现地址。每次 PUSH/POP 自动修改 SP（多数机器的栈向低地址生长，PUSH 减 SP）。

两种实现，访存次数不同：

  • 硬堆栈：用一组专用寄存器做栈，不访存，但深度有限
  • 软堆栈：在主存里划一段，每次压弹都要访存一次，深度只受内存限制

“零地址指令不访存”这个说法只对硬堆栈成立，这是 4.1.2 已经提过的陷阱。

PC 相对寻址：基准是”已经加过的 PC”

这里的 是取指阶段自动增量之后的值，也就是下一条指令的地址，不是当前指令的地址。原因见 4.2.1：PC 的增量发生在取指周期，早于执行周期。

例　某机按字节编址，指令长 2 字节。地址 2000H 处有一条相对转移指令，位移量 。转移目标是多少？ 取指后 　——不是 2006H。

位移量 是带符号补码，所以能向前也能向后跳。 位位移量的转移范围是这个范围有限，这正是”相对寻址只能做段内转移”的原因——跳出范围就必须换成直接寻址或间接寻址的长转移。

疑问点：偏移寻址三种的边界分别是什么，变址算是一种"思想"吗，随便找个寄存器就行吧

判据是”哪一半是变量”，上面那张表和那句判据就是完整答案。而”随便找个寄存器就行”这个判断——在真实 ISA 里完全正确，在 408 的分类语境里不成立，因为两边分的根本不是同一件事。

408 的分法真实 ISA 的分法
依据语义：谁维护这个寄存器、谁在变硬件：这个位置能不能填寄存器号
有没有专用寄存器概念上有 BR、IXx86 的 [base+index*s+disp] 里 base 和 index 几乎可填任意通用寄存器；MIPS 只有 offset(base) 一种，压根不分基址变址
结论基址 ≠ 变址同一套加法电路

所以”变址是一种思想”这个判断是对的——它确实是用途分类而非硬件分类。同一条 MOV AX,[BX+SI]，把程序基址放 BX、下标放 SI 就是”基址+变址”；两个都放下标，硬件照算不误。硬件不知道也不关心谁是”基址”。

但考场上必须按 408 的语义分类答：问”哪种寻址方式便于程序重定位”答基址，问”哪种便于数组访问”答变址，问”两者硬件实现有何不同”答没有不同，都是寄存器内容加形式地址。

疑问点：基址寄存器是抽象层的，它的具体实现就是那些段寄存器和指针

“是抽象层”这半句对；“实现是段寄存器”这半句错——段寄存器不在同一层，它在下一层。

用 4.2.1 的地址翻译链定位一下就清楚了：

第 1 层  寻址方式        BX + SI + 8  ──►  EA（= 偏移地址 = 逻辑地址）
第 2 层  分段机制        DS × 16 + EA ──►  物理地址（8086 实模式）

拿 MOV AX, [BX+SI+8] 逐个归位：

8086 里的东西在哪一层对应 408 的什么
BX（Base）第 1 层基址寄存器 BR
SI（Source Index）第 1 层变址寄存器 IX
8第 1 层形式地址
DS（Data Segment）第 2 层不对应任何寻址方式

8086 里 408 的”基址寄存器”是有直接对应物的，就是 BX 和 BP——名字里的 B 就是 Base；SI/DI 里的 I 就是 Index。 段寄存器是另一回事：它属于地址空间的划分与保护，和寻址方式是正交的两层。

所以”8086 最后都归到了段地址 + 偏移地址”这句完全正确，但要补一句：那个”偏移地址”就是第 1 层算出来的 EA。它是寻址方式的输出、分段机制的输入，不是寻址方式的替代品。

换个角度：MIPS 根本没有段寄存器，但照样有基址寻址（lw $t0, 8($s0)）。第 2 层可以整个不存在，第 1 层照常工作——这本身就证明了两者不是同一层的东西。

疑问点：相对寻址有利于程序浮动，这不是由基址寄存器决定的吗？我记得汇编时还有一个地址转换的过程

三句话都对，但它们说的是三种不同的机制，区别在于”什么时候生效”和”指令里的地址字段要不要被改写”。

机制谁做何时生效指令里的地址字段改吗解决什么范围的浮动
静态重定位链接器 / 装入程序装入时，一次性✅ 逐条改写（要重定位表）整个程序
基址寻址（动态重定位）OS 设 BR，硬件每次加每次访存❌ 只改 BR整个程序
PC 相对寻址硬件每次执行❌ 位移量本来就是相对的只管段内转移

记忆里”汇编后有一个地址转换的过程”指的是第一种——静态重定位。它确实存在，而且是三者里唯一真的去修改指令字节的。把它和后两种混成一件事，正是这个疑问的来源。

至于”相对寻址有利于浮动”和”基址寄存器有利于重定位”这两句，不冲突，因为管的范围不同：相对寻址管代码内部的相互引用（跳到本模块的某个标号），基址寻址管整个程序相对于主存的位置。一个程序两者都要用。

疑问点：写汇编时定义一个 L1 然后 jmp L1，L1 只是相对地址吧，那这里不是相对寻址？

前半句对，后半句反了——jmp L1 在 x86 上恰恰就是相对寻址，而且是最典型的一例。

关键在于：源码里的 L1 是一个符号，不是地址。 它最终变成什么，取决于汇编器为这条 jmp 选择了哪种机器指令编码：

你写的汇编器选的编码机器码里存的是用的寻址方式
jmp L1（同段，近）EB disp8 / E9 disp32位移量 下条指令地址PC 相对寻址
jmp far ptr L1EA ptr16:32段:偏移的绝对值直接寻址
jmp [table+bx]FF /4从主存取目标地址存储器间接寻址
jmp bxFF /4从寄存器取目标地址寄存器寻址

所以”是不是相对寻址”要看汇编器最终生成的机器指令，源码写法看不出来。 而 x86 的近转移默认就编码成相对形式，这就是为什么在实践里”jmp L1 是相对寻址”几乎总是成立的。

这也解释了那个”L1 只是相对地址”的直觉从哪来：汇编器算的确实是差值——disp = L1的地址 − 下一条指令的地址——而这个差值不随程序整体搬家而改变，所以整段代码平移之后，一个字节都不用动。这正是相对寻址”利于浮动”的全部含义。

8086 常用寄存器速查

统考不考 8086 的具体寄存器，但它是”哪个寄存器属于哪一层”最好的实例，也是上面几条辨析的落脚点。

分组寄存器全称用途在地址翻译链的哪一层
通用数据AXAccumulator累加器，算术运算、I/O——
BXBase可作基址第 1 层：基址寄存器
CXCount循环计数（LOOP）、串操作长度——
DXData乘除法高位、I/O 端口号——
指针SPStack Pointer栈顶指针堆栈寻址
BPBase Pointer栈帧基址，访问参数与局部变量第 1 层：基址寄存器
变址SISource Index源变址、串操作源第 1 层：变址寄存器
DIDestination Index目的变址、串操作目的第 1 层：变址寄存器
段CS/DS/SS/ESCode/Data/Stack/Extra Segment段基址第 2 层：分段机制
控制IPInstruction Pointer即 PC指令寻址
FLAGS标志寄存器，即 PSW条件转移

这张表的价值全在最后一列：BX/BP 与 SI/DI 在第 1 层，DS/SS 在第 2 层。名字里的 Base 和 Index 直接对应 408 的基址和变址，而段寄存器一个都不对应。

边界

“寻址方式”寻的是操作数的地址，不是操作数。 立即寻址是唯一的例外——它根本没有 EA， 字段里躺的就是操作数本身。所以严格讲”立即寻址的有效地址是多少”这个问题不成立，答案是”没有”。

相对寻址的基准是下一条指令的地址。 全章最高频的计算陷阱，例题算过一遍就不会再错。若题目特意说明”本机 PC 在执行阶段才更新”，则按题目口径来——题设永远优先于惯例。

间接寻址不等于寄存器间接寻址。 前者 要访存两次（一次取地址、一次取数），后者 只访存一次。“少一次访存”是寄存器间接寻址存在的全部理由。

基址寻址的 BR 可以是专用寄存器，也可以是某个通用寄存器。 若是通用寄存器，指令里就得给出它的编号，指令会长一点；若是专用寄存器，则隐含使用，指令短但不灵活。两种设计都有真实机器采用，题目会说明是哪种。

变址寻址与间接寻址可以复合，且顺序不同结果不同。

  • 前变址（先变址后间址）：
  • 后变址（先间址后变址）：

两者不等价，前者的变址结果是个地址的地址，后者的 先被解引用。题目给的括号位置就是判据，不要凭感觉。

堆栈寻址的”栈”向哪边长，题目必须给出。 多数机器向低地址生长（PUSH 时 ），但反向的机器存在。同时要注意 SP 指向的是”栈顶元素”还是”栈顶的下一个空位”，两种约定都有，影响 PUSH 是”先减后写”还是”先写后减”。

寻址方式的种类数受寻址特征字段位数限制。 位最多 种。若题目问”该机最多可支持几种寻址方式”，答 ；问”至少需要几位寻址特征”，答 种数。又是一组”最多”和”至少”，和 4.1.3 那组同理。

对照速查

寻址方式EA取操作数访存一句话记忆
隐含操作码隐含0~1省地址字段
立即无 EA0 就是数，补码
直接1范围
间接2范围大、可运行时改
寄存器0最快
寄存器间接1比间接省一次
相对1PC 是已增量的
基址1寄存器常、 变；面向系统
变址1 常、寄存器变；面向用户
堆栈栈顶0 硬 / 1 软SP 隐含
判断对错
立即寻址的有效地址等于 ❌（没有 EA）
立即数的范围是 ❌（补码，）
间接寻址访存 1 次❌（2 次）
相对寻址的基准是当前指令地址❌（下一条指令地址）
基址寻址中形式地址不变❌（可变，变的就是它）
变址寻址中变址寄存器存数组首地址❌（反了，首地址在 里）
基址与变址的硬件实现不同❌（同一套加法）
段寄存器是基址寄存器的具体实现❌（不在同一层）
jmp L1（近转移）不是相对寻址❌（正是相对寻址）
前变址与后变址等价❌

考点

  • 十种寻址方式的 EA 公式 + 访存次数，必须能默写
  • 总访存 = 取指 + 取操作数 + 存结果，间接寻址每多一级多一次
  • 立即寻址没有 EA，立即数是补码
  • 相对寻址的基准是已增量的 PC（下一条指令地址），位移量是补码，范围
  • 偏移寻址三兄弟公式相同：判据是「基址：寄存器常、 变；变址： 常、寄存器变」
  • 基址面向系统（重定位），变址面向用户（数组），硬件实现相同
  • 段寄存器属于分段机制（第 2 层），不是基址寄存器（第 1 层）的实现
  • 实现程序浮动有三种机制：静态重定位（改指令）、基址寻址（改 BR）、相对寻址（位移天然相对）
  • 前变址 与后变址 不等价
  • 寻址特征 位 → 最多 种寻址方式

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