3.3.1. Способы адресации на языке ассемблера
Решить проблему сокращения разрядности команды только за счет сокращения количества указываемых в команде операндов и применения регистровой памяти невозможно. Для этой цели служат различные способы адресации операндов. Кроме того, применение нескольких способов адресации повышает гибкость программирования, так как в каждом конкретном случае позволяет обеспечить наиболее рациональный способ доступа к информации в памяти.
В двухоперандной машинной команде возможны следующие сочетания операндов:
- регистр-регистр;
- регистр-память;
- память-регистр;
- непосредственный операнд-регистр;
- непосредственный операнд-память.
К основным способам адресации относятся следующие: прямая, непосредственная, косвенная, относительная.
Прямая адресация – это простейший вид адресации операнда в памяти, так как эффективный адрес содержится в самой команде и для его формирования не используется никаких дополнительных источников или регистров. Формальное обозначение прямой адресации представлено на рис. 22:
Рис. 22. Прямая адресация
Главным элементом кода команды является код операции (КОП), что определяет, какие действия будут выполнены по данной команде. Аi – адреса операндов, которые содержаться в i-м адресном поле команды.
Допускается использование прямой адресации при обращении, как к основной, так и к регистровой памяти.
Непосредственная адресация – это когда в команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. Формальное обозначение непосредственной адресации представлено на рис. 23:
Рис. 23. 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. Однако при использовании непосредственной адресации появляется зависимость кодов команд от данных, что требует изменения программы при каждом изменении непосредственного операнда.
При косвенной адресации адресная часть команды указывает адрес ячейки памяти или номер регистра, в которых содержится адрес операнда. Формальное обозначение косвенной адресации представлено на рис. 24, 25.
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.
Рис. 25. Косвенная адресация с указанием адреса ячейки памяти
Рис. 25. Косвенная адресация с указанием адреса регистровой памяти
Недостаток этого способа в том, что 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.
Относительная адресация 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 представленные на рис. 26 и 27.
В первом примере 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. 26. Относительная адресация с использованием суммы адреса
базового регистра и смещения относительно этой базы
Рис. 27. Относительная адресация с использованием суммы адреса
базового регистра и адреса индексного регистра
Во втором примере 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.
Главный недостаток относительной адресации это большое время вычисления физического адреса операнда. Но существенное преимущество этого способа заключается в возможности создания "перемещаемых" программ, которые можно размещать в различных частях памяти без изменения команд программы. То же относится к программам, обрабатывающим по единому алгоритму информацию, расположенную в различных областях запоминающего устройства. В этих случаях достаточно изменить содержимое базового адреса начала команд программы или массива данных, а не модифицировать сами команды.