数据寻址方式

2026 大纲 四（三）寻址方式。

一串二进制不会告诉你它是数还是地址

内存里放着 0100H。它是数值 256，还是地址 0100H？这一位信息不在数据里——它在指令的寻址方式字段 M（寻址特征位）里。M 说立即数它就是 256，M 说直接寻址它就是地址。CPU 在译码阶段读出 M，才知道接下来该怎么解释指令里那个地址字段。那两三位看起来不起眼的寻址方式位因此一位都不能省：没有它，地址码根本无法解释。

于是问题变成：为什么值得给 M 留出好几位、支持这么多种解释方式？因为指令里的地址字段同时被三个互相拉扯的要求盯着——

地址码要短：它直接决定指令长度，而指令长度决定取指要访存几次；
寻址范围要大：操作数可能落在主存任何地方，也可能在寄存器里、在指令里、在栈顶；
EA 计算要简单：这一步在指令的执行路径上，每多一次加法或访存都要当场付出时间。

三个要求不可能同时满足，所以没有"最好的寻址方式"，只有铺开在这个三角里的一整条折中谱系。立即寻址把操作数直接塞进指令——不访存最快，但装不下大数；间接寻址把地址放进主存单元——寻址范围不再受指令长度限制，代价是多访存一次；寄存器间接寻址再把这个存地址的地方从主存搬进 CPU——省掉那次访存，代价是占用一个寄存器。读下面每一种方式时都可以回来问一句：它在这个三角里站在哪、拿什么换了什么。

先约定三个记号： $A$ 是指令里的地址字段，称形式地址； $(X)$ 表示"取 $X$ 的内容"；有效地址 EA 是操作数所在存储单元的地址。还要注意 EA 不一定是物理地址——无虚拟存储机制时 EA 就是主存物理地址，有虚拟存储机制时 EA 是虚拟地址，之后还要再经一次地址转换。寻址方式讨论的一律是 EA 这一层。

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一、先分两类：指令寻址与数据寻址

"寻址"这个词底下压着两件不同的事：

类别	要确定的是	有哪几种
指令寻址	下一条指令的地址从哪来	顺序寻址：由 PC 自增自动形成；跳跃寻址：由转移类指令给出目标地址
数据寻址	指令里的形式地址该怎么解释成操作数	立即、直接、间接、寄存器、寄存器间接、变址、基址、相对、堆栈、隐含

关键的一层关系是：跳跃寻址的目标地址，仍然要靠数据寻址的那几种方式算出来——JMP 7 这种把绝对地址写在指令里的是直接寻址，(PC) + A 这种给出相对位移的是相对寻址，还可以把目标地址存在某个单元里用间接寻址取出。所以两类不是并列的清单：指令寻址决定"走哪条路"，数据寻址提供"路标怎么读"。

区分数与地址的判据则全部来自指令格式里的寻址方式字段：

[\underset{操 作 码}{\underset{⏟}{OP}} \underset{寻 址 方 式}{\underset{⏟}{M}} \underset{形 式 地 址}{\underset{⏟}{A}}]

CPU 在译码阶段读出 M 字段，据此决定接下来怎么解释 $A$ 。这也解释了那 2~3 位"看起来不起眼"的字段为何必须存在——没有它，地址码就无法解释。

二、各数据寻址方式

方式	有效地址 / 操作数	收益与代价
立即	操作数 $= A$ （立即数）	取操作数无须访存，速度最快；立即数位宽受指令字长限制，装不下大数
直接	$E A = A$ （直接地址、绝对地址）	不需要计算；地址空间受 $A$ 的位数限制，这是它最主要的局限
间接	$E A = (A)$ ，常用 `@` 标志	突破指令中地址字段的位宽限制；代价是多访存一次。可多重间接；经典用途是子程序返回
寄存器	操作数 $= (R_{i})$	寄存器编号比存储地址短得多 $\Rightarrow$ 指令短；操作数已在 CPU 内，执行阶段无须访存
寄存器间接	$E A = (R_{i})$	地址码长度同寄存器寻址，但 EA 来自寄存器而非指令字段，寻址范围不受指令长度限制；执行阶段访存一次
变址	$E A = (I) + A$	$A$ 给基准地址（数组首址），变址寄存器 $I$ 给偏移。循环中变的是寄存器，不是指令
基址	$E A = (B) + A$	基准由基址寄存器 $B$ 给出， $A$ 是各指令自带的偏移量。程序重定位的原理
相对	$E A = (P C) + A$	位移量可正可负、用补码；8 位位移量的范围是基准值的 $- 128 \sim + 127$ 。带来位置无关代码
堆栈	操作数隐含在栈顶，由 SP 访问	指令中无须给出地址。`PUSH X` 调整 SP 后写栈顶，`POP X` 读栈顶后反向调整。零地址运算指令的基础
隐含	由操作码隐含指出	一地址指令的另一操作数隐含为累加器内容、栈操作指令的操作数隐含为栈顶元素

若任意通用寄存器都可用作基址/变址寄存器，指令中必须给出寄存器编号并标明用途；若机器设有专门的基址寄存器，则无须在指令中指出。

间接寻址：两级箭头就是它的收益与代价

图 4.1 单级间接寻址

有效地址不再受指令中地址字段位宽的限制（存储单元有多宽，地址就能有多宽），但取一次操作数要多访存一次。子程序返回是它的经典用途：把返回地址预先写进某个固定单元，子程序末尾用一条 JMP @A 就能返回调用点——同一条指令，不同调用场合返回到不同地方。

寄存器间接寻址是同一个思路挪了个位置：存放地址的那个地方从主存搬进了 CPU。两者的差别全在代价上——间接寻址的 EA 来自主存单元，取一次操作数共访存 2 次（取地址 + 取数），地址位宽受存储字长限制；寄存器间接寻址的 EA 来自寄存器，只访存 1 次，位宽受寄存器位数限制，代价是占用一个寄存器。

变址寻址：循环里变的是寄存器

图 4.2 数组元素的变址寻址

图中 $A$ 给定数组首地址，变址器 $I$ 里存的是元素下标。按字节编址、元素占 1 字节时，for (i = 0; i < N; i++) { x = a[i]; … } 的循环体中 $I$ 从 0 开始每轮加 1，取数指令本身一个位都不用改；元素占 4 字节则每轮加 4。有的机器（如 Intel 8086）还提供自动变址，存取一个数据后变址寄存器按数据长度自动增减，连"加 4"这条指令都省了。

基址寻址：改一个寄存器，整个程序就搬走了

图 4.3 基址寻址过程

$B$ 由操作系统在程序装入时写入、运行期不再改动；变的是 $A$ 。整个程序搬到内存别处，只需改 $B$ 一个寄存器的值，所有指令里的 $A$ 一个都不用动——多道程序环境下，这条性质是把程序装到任意空闲区域的前提。

三、偏移寻址：三兄弟的统称

变址、基址、相对三种方式形式完全一致——都是"某个寄存器的内容加上一个形式地址"，因此教材把它们统称为偏移寻址。区别只在那个寄存器是谁，以及谁固定、谁变化：

	寄存器是	谁不变	谁在变	谁来改	用途
变址	变址寄存器 $I$	形式地址 $A$ （数组首址）	寄存器 $I$ （下标）	程序员 / 编译器	数组、表格的顺序访问
基址	基址寄存器 $B$	寄存器 $B$ （程序起始地址）	形式地址 $A$ （各指令自带偏移）	操作系统（装入时设定）	程序重定位
相对	程序计数器 PC	二者都随位置浮动	位移量 $A$ 固定写死	编译器 / 汇编器	转移指令、位置无关代码

有些指令系统还把基址和变址结合起来，形成基址加变址寻址：

E A = A + (I) + (B)

三段各司其职，正好对应二维数组访问的三个成分。展开算例见有效地址计算。

四、间接与变址的结合

变址寻址还能与间接寻址组合，先后顺序不同结果不同：

名称	先做什么	有效地址	对应的 C 语义	数据长什么样
前变址（先变址后间址）	先算 $A + (I)$ ，再对结果间接取一次	$E A = (A + (I))$	取出指针数组的第 $i$ 个指针所指的对象	$A$ 处是一串指针
后变址（先间址后变址）	先从 $A$ 间接取出一个地址，再加 $(I)$	$E A = (A) + (I)$	先取出基址指针，再偏移 $i$	$A$ 处是一个指针，指向数组

同一组数据在前后变址下差出多远：两条路各走一遍（怀疑自己把先后顺序记反了时展开）

设 $I = 4$ ， $A = 200 H$ ， $Mem [200 H] = 1000 H$ ， $Mem [204 H] = 2000 H$ 。

后变址：先间接取内容，再加变址值 —— $E A = Mem [200 H] + 4 = 1000 H + 4 = 1004 H$
前变址：先加变址值，再间接取内容 —— $E A = Mem [200 H + 4] = Mem [204 H] = 2000 H$

同一组条件，结果一个在 1004H、一个在 2000H，差得很远。可见这两种方式不是写法差异而是语义差异：区分办法只有一条——看加法发生在间接取内容之前还是之后。

考点速记

寻址先分两类：指令寻址（顺序 / 跳跃）与数据寻址（十种）；跳跃寻址的目标地址仍由数据寻址方式给出。多种方式并存是在地址码长度、寻址范围、计算与访存代价这个三角里铺开的折中谱系。
一串二进制是数还是地址，由指令的寻址方式字段 M 决定，数据本身不携带这个信息。
变址、基址、相对统称偏移寻址，形式都是"寄存器内容 $+$ 形式地址"；变址与基址的"谁变谁不变"恰好相反——前者服务数组遍历、后者服务程序重定位；相对寻址的基准是下一条指令的地址，位移量用补码。

这一节在真题里被考过的形式：

给出偏移寻址的定义，问哪一种不属于它（2011-16）。判据就一句：能不能写成"某寄存器内容 $+$ 形式地址"。基址、变址、相对都能，间接寻址不能——它的 EA 直接来自主存单元，全程没有寄存器参与相加。相对寻址是这道题里被误排除得最多的一项，原因是"PC 听起来不像普通寄存器"；但定义只看形式，不看那个寄存器叫什么名字。
问哪种寻址方式适合按下标顺序访问一维数组（2017-15）。答变址。理由不是"变址听起来像数组"，而是数组遍历中首址不变、下标在变，变址寻址恰好把不变的那个放在指令的形式地址里、把变的那个放在寄存器里，于是循环体内的取数指令一个位都不用改。
同一个寄存器编号，里面可能是操作数也可能是操作数地址，CPU 凭什么区分（2023-17）。答寻址方式——寄存器寻址取其内容当操作数，寄存器间接寻址取其内容当地址。这问的正是本篇开篇那句话：解释权在指令不在数据，所以答案既不可能是"寄存器编号"，也不可能是"寄存器的内容"。
给一段真实的 x86 机器代码，判断某条指令用的是哪种寻址方式（2023-44）。jmp/jge 这类短跳转的机器码里跟的是一个字节的位移量而非绝对地址，是相对寻址；mov [ecx+edx*4+00422000h], 0Ah 的源操作数 0Ah 直接写在指令中，是立即寻址。这类题不考定义，考的是从机器码的形态上把它认出来——跟在操作码后面的到底是位移量、绝对地址，还是一个常数。

易错：把相对寻址排除出偏移寻址。PC 也是寄存器， $E A = (P C) + A$ 完全符合"寄存器内容 $+$ 形式地址"。

易错：把变址和基址的"谁变谁不变"记反。变址是形式地址固定（数组首址）、寄存器在变（下标）；基址是寄存器固定（OS 装入时设定）、形式地址在变（每条指令自带偏移）。

易错：以为数据本身能看出是地址还是数值。解释权只在寻址方式字段手上。

易错：把前变址与后变址记反。判据只有一条——加法发生在间接取内容之前（前变址， $E A = (A + (I))$ ）还是之后（后变址， $E A = (A) + (I)$ ）。

教材出处

袁春风《计算机组成与系统结构（第 3 版）》§4.2.3 寻址方式：地址码短与寻址空间大之间的矛盾、立即/直接/间接/寄存器/寄存器间接寻址的定义（印刷页 p94）；变址寻址与数组遍历、前变址与后变址、相对寻址的位移量为带符号整数、基址寻址与偏移寻址的统称、隐含寻址（印刷页 p95~96）；图 4.1 单级间接寻址（p94）、图 4.2 数组元素的变址寻址（p95）、图 4.3 基址寻址过程（p96）
唐朔飞《计算机组成原理（第 3 版）》§7.3.1 指令寻址：指令寻址分顺序寻址与跳跃寻址，顺序寻址通过 PC 加 1 自动形成下一条指令地址、跳跃寻址通过转移类指令实现，跳跃寻址的转移地址形成方式见直接寻址与相对寻址（印刷页 p310）
同上 §7.3 寻址方式：间接寻址用于子程序返回、寄存器寻址与寄存器间接寻址的比较（印刷页 p313）；变址寻址求 $N$ 个数平均值的程序对比、自动变址、基址加变址的组合、相对寻址位移量用补码表示且 8 位位移的范围为 $(P C) + 127 \sim (P C) - 128$ （印刷页 p316）

真题练习

2023Q172分 2023Q449分 2021Q4315分 2020Q162分 2019Q152分 2018Q182分 2017Q152分 2016Q172分 2014Q172分 2013Q172分 2013Q4414分 2011Q162分 2010Q4311分 2009Q162分

数据寻址方式

一串二进制不会告诉你它是数还是地址

交互可视化

一、先分两类：指令寻址与数据寻址