Foreversoft.ru

IT Справочник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы адресации данных

Методы адресации данных

Исполнительный адрес — это номер ячейки памяти, к которой производится фактическое обращение.

В современных ЭВМ адресный код, как правило, не совпадает с исполнительным адресом.

Выбор способов адресации, формирования исполнительного адреса и преобразования адресов является одним из важнейших вопросов разработки ЭВМ. Рассмотрим способы адресации, используемые в современных ЭВМ :

1) Подразумеваемый операнд .

В команде может не содержаться явных указаний об операнде; в этом случае операнд подразумевается и фактически задается кодом операции команды.

2) Подразумеваемый адрес .

В команде может не содержаться явных указаний об адресе участвующего в операции операнда или адресе, по которому должен быть размещен результат операции, но этот адрес подразумевается.

3) Непосредственная адресация .

В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. При непосредственной адресации не требуется обращения к памяти для выборки операнда и ячейки памяти для его хранения. Это способствует уменьшению времени выполнения программы и занимаемо­го ею объема памяти. Непосредственная адресация удобна для хранения различного рода констант.

4) Прямая адресация .

В адресной части команды может быть непосредственно указан испол­нительный адрес.

5) Относительная (базовая) адресация .

При этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды и базового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре — регистре базы .

Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресно­го кода команды обеспечить доступ к любой ячейке памяти. Для этого число разрядов в базовом регистре выбирают таким, чтобы можно было адресовать любую ячейку оперативной памяти, а адресный код команды используют для представления лишь сравнительно корот­кого «смещения». Смещение определяет положение операнда относи­тельно начала массива, задаваемого базовым адресом.

Лучший спонсор для вебмастеров ! Вы ещё не с нами ?!

6) Укороченная адресация .

Для уменьшения длины кода команды часто применяется так называемая укороченная адресация. Суть ее сводится к тому, что в команде задаются только младшие разряды адресов, а старшие разря­ды при этом подразумеваются нулевыми. Такая адресация позволяет использовать только небольшую часть фиксированных ячеек в начале всей адресуемой области памяти, и поэтому применяется лишь сов­местно с другими способами адресации.

Регистровая адресация является частным случаем укороченной, когда в качестве фиксированных ячеек с короткими адресами исполь­зуются регистры (ячейки сверхоперативной или местной памяти) про­цессора. Например, если таких регистров 16, то для адреса доста­точно четырех двоичных разрядов. Регистровая адресация наряду с сокращением длины адресов операндов позволяет увеличить скорость выполнения операций, так как уменьшается число обрашений к оперативной памяти.

7) Косвенная адресация .

Адресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда или команды. Косвенная адресация широко используется в малых и микроЭВМ, имеющих короткое ма­шинное слово, для преодоления ограничений короткого формата команды (совместно используются регистровая и косвенная адресация).

8) Адресация слов переменной длины .

Эффективность вычислительных систем, предназначенных для обработки данных, повышается, если имеется возможность выполнять операции со словами переменной длины. В этом случае в машине может быть предусмотрена адресация слов переменной длины, которая обычно реализуется путем указания в команде местоположения в

памяти начала слова и его длины.

9) Стековая адресация .

Стековая память, реализующая безадресное задание операндов, особенно широко используется в микропроцессорах и миниЭВМ.

Стек представляет собой группу последовательно пронумерован­ных регистров или ячеек памяти, снабженных указателем стека, в котором автоматически при записи и считывании устанавливается номер (адрес) последней занятой ячейки стека (вершины стека). При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извле­кается последнее поступившее в него слово.

10) Автоинкрементная и автодекрементная адресации .

Поскольку регистровая косвенная адресация требует предвари­тельной загрузки регистра косвенным адресом из оперативной памяти, что связано с потерей времени, такой тип адресации особенно эффективен при обработке массива данных, если имеется механизм автоматического приращения или уменьшения содержимого регистра при каждом обращении к нему. Такой механизм называется соответственно автоинкрементной и автодекрементной адресацией. В этом случае достаточно один раз загрузить в регистр адрес первого об­рабатываемого элемента массива, а затем при каждом обращении к регистру в нем будет формироваться адрес следующего элемента массива.

При автоинкрементной адресации сначала содержимое регистра используется как адрес операнда, а затем получает приращение, равное числу байт в элементе массива. При автодекрементной адресации сначала содержимое указанного в команде регистра уменьшает­ся на число байт в элементе массива, а затем используется как адрес операнда.

Автоинкрементная и автодекрементная адресации могут рассмат­риваться как упращенный вариант индексации — весьма важного механизма преобразования адресных частей команд и организации вычислительных циклов, поэтому их часто называют автоиндексацией.

Для реализуемых на ЭВМ методов решения математических задач и обработки данных характерна цикличность вычислительных про­цессов, когда одни и те же процедуры выполняются над различными операндами, упорядоченно расположенными в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые при повторениях цикла, имеют разные адреса, без использования индексации требовалось бы для каждого повторе­ния составлять свою последовательность команд, отличающихся адресными частями.

Программирование циклов существенно упрощается, если после каждого выполнения цикла обеспечено автоматическое изменение в соответствующих командах их адресных частей согласно расположению в памяти обрабатываемых операндов. Такой процесс называется моди­фикацией команд, и основан на возможности выполнения над кодами команд арифметических и логических операций.

Управление вычислительным циклом должно обеспечивать повто­рение цикла нужное число раз, а затем выход из него.

Автоматическая модификация команд и управление вычислитель­ными циклами в современных ЭВМ обеспечиваются механизмом индексации. Это понятие включает в себя специальный способ кодирования команд, командные и аппаратурные средства задания и выполнения модификации команд и управления вычислительными циклами. Упомяну­тые средства часто называют индексной арифметикой.

Читать еще:  Адресация в сетях tcp ip

Для выполнения индексации в машину вводятся так называемые индексные регистры. Исполнительный адрес при индексации формиру­ется путем сложения адресного кода команды (смещения) с содержи­мым индексного регистра (индексом), а при наличии базирования — и с базовым адресом.

Для управления индексацией используются команды, задающие операции над содержимым индексных регистров — команды индексной арифметики. Можно отметить основные виды индексных операций:

— засылка в соответствующий индексный регистр начального значения индекса;

— проверка окончания циклических вычислений.

Методы адресации данных

Задача адресации заключается в указании на текущую ячейку памяти, к которой происходит обращение процессора. Адрес текущей ячейки как правило записывается в один или несколько регистров процессора. Методы адресации памяти имеют особое значение при программировании на языке низкого уровня (языке ассемблера). Существует два вида адресации: прямая и косвенная.

Способы адресации

Подразумеваемый операнд

В команде может не содержаться явных указаний об операнде; в этом случае операнд подразумевается и фактически задается кодом операции команды.

Подразумеваемый адрес

В команде может не содержаться явных указаний об адресе участвующего в операции операнда или адреса, по которому должен быть размещен результат операции, но этот адрес подразумевается.

Непосредственная адресация

В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. При непосредственной адресации не требуется обращения к памяти для выборки операнда и ячейки памяти для его хранения. Это способствует уменьшению времени выполнения программы и занимаемо­го ею объема памяти. Непосредственная адресация удобна для хранения различного рода констант.

Прямая адресация

Адрес указывается непосредственно в виде некоторого значения, все ячейки располагаются на одной странице. Преимущество этого способа в том, что он самый простой, а недостаток — в том, что разрядность регистров общего назначения процессора должна быть не меньше разрядности шины адреса процессора.

Относительная (базовая) адресация

При этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды и базового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре — регистре базы.

Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресно­го кода команды обеспечить доступ к любой ячейке памяти. Для этого число разрядов в базовом регистре выбирают таким, чтобы можно было адресовать любую ячейку оперативной памяти, а адресный код команды используют для представления лишь сравнительно корот­кого «смещения». Смещение определяет положение операнда относи­тельно начала массива, задаваемого базовым адресом.

Укороченная адресация

В адресном поле командного слова содержатся только младшие разряды адресуемой ячейки. Дополнительный указательный регистр.

  • Адресация с регистром страницы является примером сокращённой адресации. При этом вся память разбивается на блоки-страницы. Размер страницы диктуется длиной адресного поля.

Регистровая адресация

Регистровая адресация является частным случаем укороченной. Применяется, когда промежуточные результаты хранятся в одном из рабочих регистров центрального процессора. Поскольку регистров значительно меньше чем ячеек памяти, то небольшого адресного поля может хватить для адресации.

Косвенная адресация

Адресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда или команды. Косвенная адресация широко используется в малых и микроЭВМ, имеющих короткое ма­шинное слово, для преодоления ограничений короткого формата команды (совместно используются регистровая и косвенная адресация).

Адресация слов переменной длины

Эффективность вычислительных систем, предназначенных для обработки данных, повышается, если имеется возможность выполнять операции со словами переменной длины. В этом случае в машине может быть предусмотрена адресация слов переменной длины, которая обычно реализуется путем указания в команде местоположения в памяти начала слова и его длины.

Стековая адресация

Стековая память, реализующая безадресное задание операндов, особенно широко используется в микропроцессорах и Мини-ЭВМ.

Автоинкрементная и автодекрементная адресации

Поскольку регистровая косвенная адресация требует предварительной загрузки регистра косвенным адресом из оперативной памяти, что связано с потерей времени, такой тип адресации особенно эффективен при обработке массива данных, если имеется механизм автоматического приращения или уменьшения содержимого регистра при каждом обращении к нему. Такой механизм называется соответственно автоинкрементной и автодекрементной адресацией. В этом случае достаточно один раз загрузить в регистр адрес первого об­рабатываемого элемента массива, а затем при каждом обращении к регистру в нем будет формироваться адрес следующего элемента массива.

При автоинкрементной адресации сначала содержимое регистра используется как адрес операнда, а затем получает приращение, равное числу байт в элементе массива. При автодекрементной адресации сначала содержимое указанного в команде регистра уменьшает­ся на число байт в элементе массива, а затем используется как адрес операнда.

Автоинкрементная и автодекрементная адресации могут рассматриваться как упрощенный вариант индексации — весьма важного механизма преобразования адресных частей команд и организации вычислительных циклов, поэтому их часто называют автоиндексацией.

Индексация

Для реализуемых на ЭВМ методов решения математических задач и обработки данных характерна цикличность вычислительных процессов, когда одни и те же процедуры выполняются над различными операндами, упорядоченно расположенными в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые при повторениях цикла, имеют разные адреса, без использования индексации требовалось бы для каждого повторе­ния составлять свою последовательность команд, отличающихся адресными частями.

Программирование циклов существенно упрощается, если после каждого выполнения цикла обеспечено автоматическое изменение в соответствующих командах их адресных частей согласно расположению в памяти обрабатываемых операндов. Такой процесс называется моди­фикацией команд, и основан на возможности выполнения над кодами команд арифметических и логических операций.

Методы адресации данных

Методом, или способом адресации называют процедуру нахождения операнда. Способ адресации определяется комбинациями регистров общего назначения, индексных и базовых регистров, а также символических имен, и констант, с помощью которых в команде задается адрес для доступа к данным.

Все методы адресации данных можно отнести к одному из трех типов:

Читать еще:  Читательский адрес виды

ü адресация к непосредственным данным;

ü адресация к данным в регистрах;

ü адресация к данным в памяти.

3.1.2. Непосредственная адресация. Операнд располагается в самой команде и может иметь любой смысл: константа (число), выражение, адрес, код ASCII, или в виде символического обозначения. Возможна пересылка относительных адресов (смещений). Для указания относительного адреса данной ячейки используется описатель OFFSET.

Examle 3.1.Фрагмент программы с непосредственной адресацией.

mes DB ‘Привет’ ; строка символов

; фрагмент кода программы

MOV AH, 40h ; число 40h загружается в AH

MOV AL, ‘*’ ; код символа * загружается в AL

MOV CX, X ; число, обозначенное как X загружается в CX, CX=12

MOV AX, (40*2) ; значение выражения 40*2 загружается в AX

INT 21h ; команда прерывания типа 21h

; использования директивы OFFSET

MOV DX, OFFSET mes ; адрес начало строки загружается в DX

3.2.1. Регистровая адресация. Операнд(ы) располагаются в одном из регистров общего назначения либо в сегментном регистре.

Examle 3.2.Фрагмент программы с регистровой адресацией.

INC CX ; увеличить на 1 содержимое регистра CX

MOV CX, BX ; переслать содержимое регистра BX в CX

PUSH DS ; поместить содержимое регистра DS в стек

3.2.2. Адресация памяти.Чтобы облегчить управление массивами и сложными структурами данных в системе команд Intel 8086 используется много способов представления операндов памяти.

Прямая адресация. Адрес ячейки памяти указывается в команде. Прямой адрес может определятся относительно любого из четырех доступных сегментов. По умолчанию адреса памяти (смещение) вычисляется относительно DS. Прямая адресация может быть со смещением.

Регистрово-косвенная адресация: базовая и индексная.

При базовой адресации относительный адрес операнда находится в регистрах BX или BP, а при индексной — в регистрах SI или DI. При использовании регистров BX, SI и DI подразумевается сегмент, адресуемый через DS, при использовании регистра BP — подразумевается сегмент, адресуемый через SS. Допускается замена сегмента. Операнд указывается в квадратных скобках, например, [BX]. Это означает, что при обращение к регистру BX его содержимое расценивается как адрес, а не как значение.

Регистрово-косвенная со смещением: базовая и индексная. Относительный адрес операнда определяется как сумма содержимого регистра BX, BP, SI или DI и указанной в команде константы, называемой смещением. Допускается переопределение базового сегмента [].

Допустимы обозначения вида: [BX]+смещение или [BX + смещение]. Нельзя комбинировать два базовых или два индексных регистра.

Базово-индексная адресация. Относительный адрес операнда определяется как сумма содержимого следующих пар: [BX][SI] (по регистру DS), [BX][DI] (по регистру DS), [BP][SI] (по регистру SS), [BP][DI] (по регистру SS). Допускается переопределение сегментного регистра.

Базово-индексная адресация со смещением. Относительный адрес операнда определяется как сумма содержимого двух регистров и смещения: [BX][SI] (по регистру DS), [BX][DI] (по регистру DS), [BP][SI] (по регистру SS), [BP][DI] (по регистру SS). Допускается переопределение сегментного регистра и обозначения вида: смещение [BX + SI], [смещение + BX + SI] и [BX][SI] + смещение.

Examle 3.3.Фрагмент программы использования адресации памяти.

val16 DW 1000h, 2000h

; Прямая адресация памяти

INC val ; содержимое по указателю val увеличивается на 1

MOV DX, val16 ; DX = 1000h

MOV DL, val ; DL = 10h

MOV DH, val+1 ; DH = 20h, прямая адресация со смещением

MOV AX, val16 ; AX = 1000h

MOV BX, val16 + 2 ; DH = 2000h, прямая адресация со смещением

MOV AL, DS:6h ; AL = 20h, прямая, абсолютная адресация

;регистрово-косвенная адресации памяти.

MOV BX, OFFSET val ; В BX содержится смещение переменной val

MOV SI, OFFSET mes ; В SI содержится смещение переменной mes

MOV AL, [BX] ; AL = 10h

INC BX ; получить адрес следующей ячейки памяти

MOV AH, [BX] ; AL = 20h

MOV DI, [SI] ; DI = ‘H’

INC SI ; получить адрес следующей ячейки памяти

INC DI ; получить адрес следующей ячейки памяти

MOV DI, [SI] ; DI = ‘e’

; регистрово-базовая, косвенная со смещением

MOV AL, [BX+1] ; AL = 20h

MOV AH, [BX+2] ; AH = 30h

; базовый индексная со смещением

INC BX ; получить адрес следующей ячейки памяти

MOV AH, [BX] ; AL = 20h

MOV DI, [SI] ; DI = ‘H’

INC SI ; получить адрес следующей ячейки памяти

INC DI ; получить адрес следующей ячейки памяти

Лекция 9. Методы адресации

Методы и режимы адресации зависят от трех главных факторов:

· организации пространства памяти, где хранятся операнды: во внутренних регистрах, в системной памяти, в самой команде, стековая память, в портах ввода/вывода;

· структурной организации памяти: линейная, страничная, сегментная, смешанная;

· программная модель процессора, программные ресурсы.

Рис. 9.1 Методы и режимы адресации

Пространство памяти предназначено для хранения кодов команд и данных, для доступа к которым имеется богатый выбор методов адресации (около 24). Операнды могут находиться во внутренних регистрах процессора (наиболее удобный и быстрый вариант). Они могут располагаться в системной памяти (самый распространенный вариант). Наконец, они могут находиться в самой командеи в устройствах ввода/вывода (наиболее редкий случай).

Определение места положения операндов производится кодом команды. Причем существуют разные методы, с помощью которых код команды может определить, откуда брать входной операнд и куда помещать выходной операнд. Эти методы называются методами адресации. Эффективность выбранных методов адресации во многом определяет эффективность работы всего процессора в целом.

Механизмы адресации операндов, находящихся в регистровой памяти и в ОЗУ существенно различаются. Механизмы адресации операндов, находящихся в регистровой памяти и в оперативной памяти, существенно различаются. К регистровой памяти допускается лишь прямая регистровая адресация. При этом в команде указывается номер регистра, содержащего операнд. 16-разрядный операнд может находиться в регистрах AX, BX, CX, DX, DI, SI, SP, BP, а 8-разрядный — в регистрах AL, AH, BL, BH, CL, CH, DL, DH.

Читать еще:  Пример майл адреса

Адресация оперативной памяти имеет свои особенности, связанные с ее разбиением на сегменты и использованием сегментной группы регистров для указания начального адреса сегмента

Так, например, в компьютерах, имеющих стековую организацию памяти, применяется вообще безадресное кодирование команд, но об этом позже. В современных компьютерах в самой команде адрес, как правило, явным образом не указывается, дабы избежать увеличение длины команды. Для этого при обращении к ОЗУ процессор использует метод косвенной адресации. Его суть состоит в том, что адрес ячейки памяти предварительно заносится в один из регистров процессора, а команда содержит лишь ссылку на этот регистр. Понятны достоинства этого метода, количество регистров мало, обращаться можно по номеру регистра, адреса в регистре очень удобно модифицировать (например, циклически увеличивая на заданную величину). И, последнее, вспомним, что современный процессор работает непосредственно только с регистрами своей сверхбыстродействующей памяти.

Прямая или абсолютная адресация. Физический адрес операнда содержится в адресной части команды. Формальное обозначение:

где Аi – код, содержащийся в i-м адресном поле команды.

Рис. 9.2 Прямая адресация

Пример: mov Al,[2000] – передать операнд, который содержится по адресу 2000h в регистр AL.

Add R1,[1000] – сложить содержимое регистра R1 с содержимым ячейки памяти по адресу 1000h и результат переслать в R1.

Допускается использование прямой адресации при обращении, как к основной, так и к регистровой памяти.

Непосредственная адресация. В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд.

Рис. 9.3 Непосредственная адресация

Непосредственная адресация позволяет повысить скорость выполнения операции, так как в этом случае вся команда, включая операнд, считывается из памяти одновременно и на время выполнения команды хранится в процессоре в специальном регистре команд (РК). Однако при использовании непосредственной адресации появляется зависимость кодов команд от данных, что требует изменения программы при каждом изменении операнда.

Пример: mov eax,0f0f0f0f – загрузить константу 0f0f0f0f h в регистр eax.

Косвенная (базовая) адресация.Адресная часть команды указывает адрес ячейки памяти или номер регистра, в которых содержится адрес операнда:

Рис. 9.4 Косвенная адресация

Применение косвенной адресации операнда из оперативной памяти при хранении его адреса в регистровой памяти существенно сокращает длину поля адреса, одновременно сохраняя возможность использовать для указания физического адреса полную разрядность регистра. Недостаток этого способа – необходимо дополнительное время для чтения адреса операнда. Вместе с тем он существенно повышает гибкость программирования. Изменяя содержимое ячейки памяти или регистра, через которые осуществляется адресация, можно, не меняя команды в программе, обрабатывать операнды, хранящиеся по разным адресам. Косвенная адресация не применяется по отношению к операндам, находящимся в регистровой памяти.

Пример: mov al,[ecx] – передать в регистр AL операнд (содержимое) ячейки памяти, адрес которой находится в регистре ECX.

Предоставляемые косвенной адресацией возможности могут быть расширены, если в системе команд ЭВМ предусмотреть определенные арифметические и логические операции над ячейкой памяти или регистром, через которые выполняется адресация, например увеличение или уменьшение их значения на единицу (и не только на 1).

В этом случае речь идет о базовой адресации со смещением.

Пример: mov eax,[eci+4] – передать в регистр EAX операнд, который содержится по адресу ECI (регистр индекса) со смещением плюс 4.

Иногда, адресация, при которой после каждого обращения по заданному адресу с использованием механизма косвенной адресация, значение адресной ячейки автоматически увеличивается на длину считываемого операнда, называется автоинкрементной. Адресация с автоматическим уменьшением значения адресной ячейки называется автодекрементной.

Регистровая адресация.Предполагается, что операнд находится во внутреннем регистре процессора.

Например: mov eax,cro – передать в EAX содержимое CR0 (регистр управления) или

mov ebx,edx– передать в регистр базы EBX содержимое регистра данных EDX.

Индексная адресация (со смещением) – содержимое РОН используется в качестве компоненты эффективного адреса (как правило, работа с массивами).

Пример: sub array [esi],2 – вычесть 2 из элемента массива, на который указывает регистр ESI.

Относительная адресация. Этот способ используется тогда, когда память логически разбивается на блоки, называемые сегментами. В этом случае адрес ячейки памяти содержит две составляющих: адрес начала сегмента (базовый адрес) и смещение адреса операнда в сегменте. Адрес операнда определяется как сумма базового адреса и смещения относительно этой базы:

Для задания базового адреса и смещения могут применяться ранее рассмотренные способы адресации. Как правило, базовый адрес находится в одном из регистров регистровой памяти, а смещение может быть задано в самой команде или регистре.

Рассмотрим два примера.

1. Адресное поле команды состоит из двух частей, в одной указывается номер регистра, хранящего базовое значение адреса (начальный адрес сегмента), а в другом адресном поле задается смещение, определяющее положение ячейки относительно начала сегмента. Именно такой способ представления адреса обычно и называют относительной адресацией.

Рис. 9.5 Относительная адресация

2. Первая часть адресного поля команды также определяет номер базового регистра, а вторая содержит номер регистра, в котором находится смещение. Такой способ адресации чаще всего называют базово-индексным.

Рис. 9.6 Базово-индексная адресация

Главный недостаток относительной адресации – большое время вычисления физического адреса операнда. Но существенное преимущество этого способа адресации заключается в возможности создания «перемещаемых» программ – программ, которые можно размещать в различных частях памяти без изменения команд программы. По этой причине относительная адресация облегчает распределение памяти при составлении сложных программ и широко используется при автоматическом распределении памяти в мультипрограммных вычислительных системах.

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 1495 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector