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[RISC-V MCU 应用开发]

理解汇编指令的寻址模式

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寻址模式指的是指令中定位操作数(oprand)或者地址的方式。或者我觉得是CPU获取自己操作对象的方式,上一个小结中我介绍过,CPU能直接接触的只有两类:一类是自己的寄存器,另一类是指令中藏着的立即数。我们可以去看所有汇编语言的汇编指令,其操作数除了寄存器就是立即数。所以我觉得定义寻址模式可以算作一个伪命题嘛,要么是立即数寻址,要么是寄存器寻址,CPU没有别的选择,如果非要说有,那就是把这两者加起来进行寻址。
比如下图中列出的四种RISC-V指令寻址方式中,基址寻址就是普通寄存器(基址)+立即数(偏移),PC相对寻址不同的就是用的寄存器不是普通寄存器了,而是PC寄存器,本质上还是把寄存器和立即数加起来的方式。

那有人可能就会问出一个问题:为什么要有寄存器+立即数这种寻址? 原因一条指令只有32位,其中不可能全部都是立即数,所以当操作一些32位的数据(比如地址等)时,就只能先把大头的部分先放到一个寄存器里存起来,用立即数表示小头,两者加起来得到最终想要的。
当我们搞清楚了为什么要设计这样的寻址模式后,也就能理解一些汇编指令到底为什么要设计成这样或那样的格式。

举个例子,如果要我们自己来设计"内存读"这条指令,该怎么设计呢?内存读的作用是把内存中的数据搬到寄存器中,所以第一个操作数肯定是内存地址,内存地址有32位,肯定不能由一个立即数表示完,所以我肯定要用寄存器基地址+立即数偏移的方式,即rs1和imm;接下来第二个操作数自然是数据要搬移到的寄存器,即rd;第三点要考虑的是搬多少,在指定地址搬一个Byte,还是接着搬他两个Byte,还是搬四个?通过不同的指令类型区分一下就好了。轻而易举,我们知道了应该采用I-type这种指令类型,因为其指令元素与上面我们的分析吻合。


然后,给这几条命令起个名,就有了下表的命令。


之前听说一句话,说汇编语言是寻址的艺术。我觉得寻址是汇编的前提,理解了寻址,才能理解汇编指令如何被设计。但是在很多人看来,寻址只是汇编指令的一个结果总结,那就本末倒置了。


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