В одноадресной машине команда содержит только один адрес, а поскольку обычно в арифметической операции используется два операнда, то второй уже находится в одном из регистров процессора. Результат операции всегда сохраняется в выходном регистре процессора, который называют аккумулятором. Для сложения двух чисел нужно выполнить три одноадресных команды: поместить первый операнд из памяти в регистр процессора, передать второй операнд из памяти и сложить его с первым, а затем сохранить результат в памяти. Однако на практике при выполнении программы никогда не приходится использовать все три команды. В регистре процессора сохраняется один из операндов, полученный при выполнении предыдущей операции (т. е. первая команда не нужна), а результат сложения будет использован следующей командой (т.е. его не нужно сохранять в памяти).
Приведенные на рис. 5.2 форматы команд весьма схематичны. В действительности в адресных полях находятся не сами адреса, а информация, позволяющая их определить. Способ определения исполнительного адреса Аи (т. е. адреса ячейки памяти, где находится операнд или команда) по адресу в коде команды Ак называется способом адресации.
Для указания способа адресации в некоторых системах команд используют специальное поле; это позволяет выполнять одну и ту же команду с любым предусмотренным способом адресации, но значительно увеличивает длину команды.
Обычно в команде имеются поля, указывающие адрес операнда Ак В этом случае адресацию называют явной. Однако иногда адресное поле в команде отсутствует, а информацию об адресе операнда несет сам код операции. Такую адресацию называют неявной. Ее используют при работе над содержимым аккумулятора или флагами. Флагами называют признаки результата, которые при выполнении каждой операции заносятся в специальный регистр. Примерами могут служить флаги переполнения, четности и т.п. Общее число флагов зависит от конкретного процессора. Однако наиболее часто применяется явная адресация.
Время обращения в память сказывается на общей производительности компьютера, поэтому, чем меньше таких обращений, тем лучше с позиций быстродействия. Если нужно произвести действие с постоянным операндом, значение которого известно в момент трансляции программы, то нет необходимости хранить его в отдельной ячейке памяти; его можно поместить в адресном поле самой команды. Такой способ задания операнда принято называть непосредственной адресацией. Она применяется для задания констант, длина которых меньше адресного поля команды.
Операнды могут находиться и в регистровой, и в оперативной памяти; время обращения зависит от их местоположения. Если операнд находится в регистровой памяти, то время обращения к нему невелико. Именно для сокращения времени на обращение к операндам и используют регистровую адресацию. Регистровая адресация в машине IBM PC реализуется при md-\. Адрес одного из восьми регистров, в котором размещается операнд, определяется полем г/т. Операнд может занимать весь регистр или только его половину в зависимости от значения w.
Наиболее часто используется прямая адресация. Операнд находится в ОП, а в команде указывается его исполнительный адрес (адресный код команды Ак совпадает с исполнительным адресом Аи). В компьютерах IBM PC в этом поле команды находится не полный адрес, а только так называемое смещение, т.е. 16-битная часть исполнительного адреса. В одном из адресных регистров находится адрес сегмента; исполнительный адрес определяется сложением номера (адреса) сегмента и смещения. Этим удалось избежать самого крупного недостатка прямой адресации, а именно, необходимости слишком длинного адресного поля при большой емкости памяти.
При косвенной адресации в адресном поле команды указывается адрес регистра или ячейки памяти, где находится адрес операнда; этот адрес называют указателем. В случае когда указатель располагается в регистре, адресацию называют косвенно регистровой (рис. 5.3).
Адрес указателя в команде компьютера остается неизменным, но, меняя сами указатели, можно осуществлять переадресацию данных, что упрощает обработку массивов и списковых структур.
Часто адрес ячейки памяти образуется из нескольких составляющих частей, например базового адреса (или базы В), индекса (X) и смещения (D). В этих случаях различают базовую, индексную и базово-индексную адресации. Если адрес, указанный в команде, состоит из двух частей — Ав и AD, то полный адрес ячейки памяти определяется суммированием содержимого регистра Ав, где хранится база, и смещения AD (рис. 5.4).
Базовая адресация широко используется при создании программ, состоящих из перемещаемых модулей. Базовый (начальный) адрес загружается в регистр, а остальные адреса данного модуля определяются сложением базы и смещения. Это значит, что любая программа может работать с данными, располагаемыми в любой области памяти; для этого нужно изменить только базу.
Аналогично выполняется и индексная адресация. Однако после выполнения обращения к ячейке памяти с адресом А = Ах + AD производится увеличение индекса X, записанного в индексном регистре, на единицу. Так «автоматически» определяется адрес следующего подлежащего обработке элемента в массиве. Использование индексной адресации упрощает создание циклических программ.
Часто используют комбинированную базово-индексную адресацию. В этом случае адрес ячейки памяти определяется суммой содержимого регистров базы и индекса, а также смещения, содержащегося в команде (рис. 5.5). Иногда используют не сложение, а «сцепление» кодов базы, индекса и смещения. Это значит, что исполнительный адрес Аи = Ав, Ах, AD.
Для определения адреса следующей команды в IBM PC может быть использована относительная адресация. В этом случае адрес очередной команды представляет собой сумму текущего значения счетчика команд (IP) и смещения из предыдущей команды.
Все виды адресации в компьютере IBM PC определяют место расположения и способ нахождения адреса второго операнда; первый операнд всегда находится в одном из регистров. Для компьютеров IBM PC многочисленные способы адресации отчасти достались «по наследству» от ранних моделей микропроцессоров, когда разрядность была ограничена.