第3章指令系统
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第3章 指令系统(BH)
• 指令：是CPU根据人的意图来执行某种操作的命令。
• 程序设计语言：是实现人机交换信息的基本工具，
分为机器语言、汇编语言和高级语言。 能直接识别和执行的语言。
• 机器语言：用二进制编码表示每条指令，是计算机
• 汇编语言：是用助记符、符号和数字等来表示指令
的程序设计语言。它与机器语言指令是一一对应的。
MOV direct，Rn;
111 1rrr direct
（Rn）
direct
MOV direct， direct;
1000 0101 源 direct 目的 direct
（源 direct） 目的 direct
MOV direct，@Ri ;
1000 011i direct
((Ri))
direct
• 例如
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• 例如：将片内RAM 65H单元内容47H送A，可执行 指令“MOV A，@R0”。其中R0内容为65H。如 图所示：
以指令中所指定 的R0内容（65H） ① 为指针
地址 数据存储器
R0
65H
┋
② A
47H
将片内RAM 65H单 元内容47H送A
65H
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4、寄存器间接寻址
• 寄存器间接寻址：操作数的地址事先存放在某个寄
存器中，寄存器间接寻址是把指定寄存器的内容作为 地址，由该地址所指定的单元内容作为操作数。
• 89C51规定R0或R1为间接寻址寄存器，它可寻址内部
地址RAM低位的128B单元内容。还可采用DPTR作为 间接寻址寄存器，寻址外部数据存储器的64KB空间。
• 程序设计语言：是实现人机交换信息的基本工具，
分为机器语言、汇编语言和高级语言。 能直接识别和执行的语言。
• 机器语言：用二进制编码表示每条指令，是计算机
• 汇编语言：是用助记符、符号和数字等来表示指令
的程序设计语言。它与机器语言指令是一一对应的。
MOV direct，Rn;
111 1rrr direct
（Rn）
direct
MOV direct， direct;
1000 0101 源 direct 目的 direct
（源 direct） 目的 direct
MOV direct，@Ri ;
1000 011i direct
((Ri))
direct
• 例如
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• 例如：将片内RAM 65H单元内容47H送A，可执行 指令“MOV A，@R0”。其中R0内容为65H。如 图所示：
以指令中所指定 的R0内容（65H） ① 为指针
地址 数据存储器
R0
65H
┋
② A
47H
将片内RAM 65H单 元内容47H送A
65H
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4、寄存器间接寻址
• 寄存器间接寻址：操作数的地址事先存放在某个寄
存器中，寄存器间接寻址是把指定寄存器的内容作为 地址，由该地址所指定的单元内容作为操作数。
• 89C51规定R0或R1为间接寻址寄存器，它可寻址内部
地址RAM低位的128B单元内容。还可采用DPTR作为 间接寻址寄存器，寻址外部数据存储器的64KB空间。
第3章指令系统和寻址方式
(6) 基址变址寻址方式 基址变址寻址方式*
(BX) 有效地址 = + (BP) 指令格式： 指令格式： MOV MOV MOV (SI) (DI)
AX, [BX] [DI] AX, [BX+DI] AX, ES:[BX] [SI]
* 适于数组、字符串、表格的处理 适于数组、字符串、 * 必须是一个基址寄存器和一个变址寄存器的组合
• 寄存器操作数
– 寄存器的内容参加运算或存放结果。 寄存器的内容参加运算或存放结果。
• 存储器操作数
– 指内存某地址的字节、字、双字等是指令的处 指内存某地址的字节、 理对象， 理对象，这时必须把处理对象取出或送入相应 地址。 地址。
有效地址和段超越
• 存储单元的物理地址由两部分组成：段 存储单元的物理地址由两部分组成： 寄存器保存的段基值，偏移地址。 寄存器保存的段基值，偏移地址。 • 在8086/8088的各种寻址方式中，寻找存 的各种寻址方式中， 的各种寻址方式中 储单元所需的偏移地址，称为有效地址， 储单元所需的偏移地址，称为有效地址， 用EA表示。 表示。 表示 • 不同的寻址方式，组成有效地址 的各 不同的寻址方式，组成有效地址EA的各 部分内容也不一样，寻址方式主要是EA 部分内容也不一样，寻址方式主要是 如何计算与寻找的问题。 如何计算与寻找的问题。
汇编指令的书写形式
• 格式
[name] operation operand [;comment] – 名字项（name）：可以是标号或变量，表示本 名字项（ ）：可以是标号或变量 ）：可以是标号或变量， 语句的符号地址。 语句的符号地址。
• 标号在代码段中定义，后跟冒号。 标号在代码段中定义，后跟冒号。 • 变量在数据段或附加数据段中定义，后面不跟冒号。 变量在数据段或附加数据段中定义，后面不跟冒号 不跟冒号。 • 名字项组成：字母打头的字符串组成。包含字符 名字项组成：字母打头的字符串组成。 （A~Z，0~9，_，?，$，@等），如MainLoop， ， ， ， ， ， 等），如 ， Calc_long_sum。 。 • 单独的$或?有特殊含义，不能做符号名。 单独的 或 有特殊含义，不能做符号名。 有特殊含义 • 保留字不能用在名字项。 保留字不能用在名字项。
第3章指令系统
解：程序如下： 程序如下： ORG NUM DATA STRING DATA START: CLR MOV LOOP： LOOP： CJNE SJMP NEXT： NEXT： INC INC SJMP COMP： COMP： MOV SJMP 0800H 20H 21H A R0， R0，#STRING @R0， @R0，#24H,NEXT COMP A R0 LOOP NUM， NUM，A $
单片机原理 及接口技术
第3 章
89C51单片机指 89C51单片机指 令系统
LOGO
LOGO
程序设计举例
一 二 三 四 五 六
简单程序设计举例 分支程序 循环程序 子程序设计举例 代码转换程序设计举例 运算类程序设计举例
BACK
LOGO
一、 简单程序设计举例
例1 ：拆字。将片内RAM 20H单元的内容拆成两段，每段 拆字。将片内RAM 20H单元的内容拆成两段 单元的内容拆成两段， 四位。并将它们分别存入21H 22H单元中 程序如下： 21H与 单元中。 四位。并将它们分别存入21H与22H单元中。程序如下：
练习： 练习： 1.将片外RAM 2000H单元开 始的20个字节，传送到片 内RAM 30H单元开始的单元 中去。 2.将片内RAM 20H单元开始 的10个字节，传送到片内 RAM 30H单元开始的单元中 去。 3.将片内RAM BK1单元开始 的COUNT个字节，传送到片 外RAM BK2单元开始的单元 中去。
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3.4
思考题与习题
1. 简述下列基本概念： 指令、指令系统、机器语言、汇编语言、高级 语言。 2. 什么是计算机的指令和指令系统? 3. 简述89C51汇编指令格式。 4. 简述89C51的寻址方式和所能涉及的寻址空间。 5. 要访问特殊功能寄存器和片外数据存储器，应采用哪些寻址方式?
单片机原理 及接口技术
第3 章
89C51单片机指 89C51单片机指 令系统
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程序设计举例
一 二 三 四 五 六
简单程序设计举例 分支程序 循环程序 子程序设计举例 代码转换程序设计举例 运算类程序设计举例
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一、 简单程序设计举例
例1 ：拆字。将片内RAM 20H单元的内容拆成两段，每段 拆字。将片内RAM 20H单元的内容拆成两段 单元的内容拆成两段， 四位。并将它们分别存入21H 22H单元中 程序如下： 21H与 单元中。 四位。并将它们分别存入21H与22H单元中。程序如下：
练习： 练习： 1.将片外RAM 2000H单元开 始的20个字节，传送到片 内RAM 30H单元开始的单元 中去。 2.将片内RAM 20H单元开始 的10个字节，传送到片内 RAM 30H单元开始的单元中 去。 3.将片内RAM BK1单元开始 的COUNT个字节，传送到片 外RAM BK2单元开始的单元 中去。
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思考题与习题
1. 简述下列基本概念： 指令、指令系统、机器语言、汇编语言、高级 语言。 2. 什么是计算机的指令和指令系统? 3. 简述89C51汇编指令格式。 4. 简述89C51的寻址方式和所能涉及的寻址空间。 5. 要访问特殊功能寄存器和片外数据存储器，应采用哪些寻址方式?
第3章MCS-51指令系统
第3章 MCS-51指令系统 4. 伪指令 在汇编语言源程序中，除了包含可以转化为特定计算机系 统的机器语言指令所对应的汇编语言指令外，还可能包含一些 伪指令，如“ORG 2000H”、“END”等。“伪”者，假也，尽 尽 管它不是计算机系统对应的指令，汇编时也不产生机器码，但 管它不是计算机系统对应的指令，汇编时也不产生机器码， 汇编语言程序中的伪指令并非可有可无。伪指令的作用是指导 汇编语言程序中的伪指令并非可有可无。 源程序的汇编过程， 源程序的汇编过程，例如“ORG 2000H”伪指令，指示汇编程序 将该伪指令后的汇编语言指令对应的机器码从2000H单元开始存 放。
第3章 MCS-51指令系统
· 52/54子系列内部RAM后128字节(即地址编码为80～FFH) 各单元之间不能直接传送。原因是高128字节内部RAM只能使 用寄存器间接寻址方式，而一条指令中，最多只允许一个操作 数使用寄存器间接寻址方式。 数据传送指令一般不会影响程序状态字寄存器PSW中的标 志位，但当数据传送到累加器A时，PSW中的奇偶标志位P会改 变，原因是奇偶标志位P总是体现累加器A中“1”的个数的奇偶 性。
第3章 MCS-51指令系统 1. 内部 内部RAM与特殊功能寄存器之间的数据传送 与特殊功能寄存器之间的数据传送 表3-1 内部RAM与特殊功能寄存器之间的数据传送指令
指令名称 指令格式 MOV A,Rn 以累加器A作为 目的操作数 MOV A,direct MOV A,@Ri MOV A,#data 机器码 11101rrr 11100101 direct 1110011i 01110100 data 功能 A←Rn A←(direct) A←(Ri) A←data 指令周期 1 1 1 1
MOV 90H，0F0H ; 将特殊功能寄存器0F0H单元(即寄存器B) 内容传送到特殊功能寄存器90H ; 单元(即P1口锁存器)中
第3章指令系统
XCHD A, @Ri 结果：(A)=？ (30H)=？
（3） 累加器A中高四位与低四位交换指令
SWAP A
功能： 交换A中高、低半字节(3～0和7～4)， 结果不影响标志寄存器PSW。
例： 设(A)=0A5H(10100101B) SWAP A 结果：(A)=5AH(01011010B)
3.3.2算术运算类指令
弹出指令：POP direct ; ((SP))←(direct)，SP←SP-1
PUSH ACC PUSH B 则出栈的顺序为： POP B POP ACC
9.数据交换指令
（1）字节交换指令
目的操 作数 XCH A, XCH A, XCH A, 源操作数 功能说明 direct @Ri Rn (direct) ((Ri)) (Rn) 源操作数寻址 方式 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址
5.16位目标地址传送指令
目的操 作数 MOV DPTR, 源操作数 功能说明 #data16 源操作数 寻址方式
;(DPTR)←data16 立即寻址
16位立即数的高8位送入DPH中，低8位送入DPL中。 该指令的执行，不影响程序状态寄存器PSW。
6.外部数据存储器(或I/O口)与累加器A传送指令
第3章
MCS-51单片机的指令系统
汇编语言的指令格式及符号简介
寻址方式 数据传送类指令 算术运算类指令 逻辑运算类指令 位操作类指令 控制转移类指令 思考练习题
3.1 汇编语言的指令格式及符号简介
3.1.1 指令格式
[标号:] 操作码助记符 [目的操作数] [, 源操作数]
例如： LOOP: MOV A, #50H DEC R0 DJNZ R0, LOOP END
第3章_89C51的指令系统
⑤ 操作数与操作码之间用空格分隔，操作数与 操作数之间用逗号“，”分隔。
⑷ 注释：指令功能说明。
① 注释属于非必需项，是为便于阅读， 对指令功能作的说明和注解。 ② 注释必须以“；”开始。
指令有单字节指令、双字节指令、三字节不同长 度的指令，格式不同： （1）单字节指令：操作码、操作数 同在一个字 节中。
方括符[ ]表示可选项 标号代表指令所在地址，1-8个字母/数字，“:‖结尾
⑴
标号：指令的符号地址。
① 用于一段功能程序的识别标记或控制 转移地址。 ② 指令前的标号代表该指令的地址， 是用符号表示的地址。 ③ 一般用英文字母和数字组成。
④
标号必须用冒号“ ：”与操作码分隔。
⑵
操作码：表示指令的操作功能。
MOV A,3AH ；将内RAM 3AH单元中的数据传送至A中
MOV A,P0 ；将特殊功能寄存器P0口中的数据传送至A中 说明：3AH和P0是以direct形式出现的直接地址 访问特殊功能寄存器SFR只能采用直接寻址方式。
直接寻址是给出操作数的直接地址。
3. 寄存器间接寻址方式 寄存器中存放的是操作数的地址，在寄存器前加前缀标志“@‖ 。 访问内部RAM或外部RAM的低256个字节时，只能采用R0或R1作 为间址寄存器。例如： MOV A，@Ri ；i=0或1 其中Ri中的内容为40H，把内部RAM40H单元内容送A。 寻址范围： （1）访问内部RAM低128个单元，其通用形式为@Ri （2）对外部RAM的64K字节的间接寻址，例如： MOVX A，@DPTR （3）片外数据存储器的低256字节 例如：MOVX A，@Ri （4）堆栈区 堆栈操作指令PUSH（压栈）和POP（出栈）使用堆栈指针 （SP）作间址寄存器
第3章--Cortex-M3-指令系统
3.2.2指令的可选后缀
（2）!后缀 如果指令地址表达式中不含！后缀，则基址寄存器中的地址值不会发生变化。 指令中的地址表达式中含有!后缀时，指令执行后，基址寄存器中的地址值将发 生变化，变化的结果如下： 基址寄存器中的值（指令执行后）＝指令执行前的值＋地址偏移量
例 3.3 分别执行下面两条指令有何区别？
18
3.3 指令的寻址方式
• 3.3.1 立即数寻址 • 3.3.2 寄存器寻址 • 3.3.3 寄存器间接寻址 • 3.3.4 寄存器移位寻址 • 3.3.5 基址变址寻址 • 3.3.6 多寄存器寻址 • 3.3.7 相对寻址 • 3.3.8 堆栈寻址
3.3.1立即数寻址
• 立即数寻址也叫立即寻址，操作数本身就在指令中给出，取出指令也就
第3章 Cortex-M3 指令系统
1
第3章 Cortex-M3 指令系统
• 3.1 指令基础 • 3.2 汇编语言 • 3.3 寻址方式 • 3.4 指令集
2
3.1 指令基础
• 3.1.1 程序设计语言的层次结构 • 3.1.2 程序的执行过程 • 3.1.3 Cortex M3寄存器
3.1.1程序设计语言的层次结构
S后缀通常用于对条件进行测试，例如是否有溢出，是否进位等；根据 这些变化，就可以进行一些判断，如是否大于，是否相等；从而可能影响 指令执行的顺序。
✓ 条件后缀和S后缀的关系如下： 如果既有条件后缀又有S后缀，则书写时S排在后面， 如：ADDEQS R1,R0,R2 该指令在Z=1时执行，将R0+R2的值放入R1，同时刷新条件标志位。
无法表示的32位数, 只有通过逻辑或算术运算等其它途径获得了. 比如0xffffff00, 可以通过0x000000ff按位取反得到.
第3章单片机指令系统
寄存器寻址 寻址方式 寄存器间接寻址
基址加变址寄存器间接寻址 相对寻址 位寻址
1.立即寻址
操作数直接由指令给出，通常紧跟指令操作码之 后的字节是操作数，该操作数被称为立即数。
立即寻址所对应的寻址空间为：ROM 立即数：8/16位二进制数
如：MOV MOV A，#7AH DPTR， #1234H
注意：
① 适当选择SFR。寻址SFR时，可以用直接地址，也可以 用寄存器名，但后者更容易理解和阅读 如： MOV A，0D0H ; （A）←（D0H） MOV A，PSW ; （A）←（PSW）
② 适当选择累加器的表达式
累加器A表达方式 A → 寄存器寻址 ACC 直接寻址 E0H ；04H 单字节
如：
INC A INC ACC INC 0E0H
；05E0H 双字节
③ 注意地址的区别（位地址与字节地址）
如： MOV A，30H MOV C，30H ； （A）←（30H） ；（C）←（30H） 字节操作 位操作
3. 寄存器寻址
操作数在寄存器中
可用寄存器有： （1）四组工作寄存器R0~R7共32个工作寄存器 （2）SFR中有A、AB、DPTR及CY 如： MOV R3，#12H MOV A，R3
注意：① 立即数前加“#”号 ② 立即寻址方式的指令是双字节的（第1个字节为 操作码，第2个字节是操作数） ③ 操作数是放在ROM内的常数
2. 直接寻址
指令中直接给出操作数所在的单元地址或位地址
直接寻址可访问的存储空间: （1）内部RAM低128个单元 在指令中直接以单元地址形式给出，地址范围00H~7FH （2）特殊功能寄存器SFR 直接寻址是SFR惟一的寻址方式，SFR可以用单元地址给出， 也可用寄存器符号形式给出（但A、AB、DPTR除外） （3）211个位地址空间 内部RAM中可位寻址的20H~2FH单元对应的128个位地址空间 11个SFR中83个可用的位地址空间
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❖
PORTR PA，Smem
❖
PORTW Smem，PA
❖
(4) *(lk)寻址：16位符号常数所
指的数据存储单元(Smem)中的操作数。
❖
3．累加器寻址
❖
累加器寻址是以累加器内容作为
一个地址来读取程序存储器中的数据的。
有两条指令可以用累加器寻址：
❖
READA Smem ；把累加器A所
确定的程序存储单元中的内容传送到由
❖
上述指令的执行结果是将立即数
0FFH传送至累加器A中。这里的LD为操
❖
2．指令的数据类型
❖
TMS320C54x 寻址存储器有两
种基本的数据形式：16位数和32位数。
大多数指令能够寻址16位数，只有双精
度和长字指令才能寻址32位数，如表3-1
所示。
❖ 表3-1 寻址32位数 的指令
❖
在对32位数寻址时，先处理高有
个16位的数据存储器地址。直接寻址分
为数据页指针直接寻址和堆栈指针直接
寻址两种。这两种寻址方式可以在不改
变 DP或SP的情况下，随机地寻找128个
存储单元中的任何一个单元地址。直接
寻址的优点是访问方便快捷，每条指令
只需要一个字。直接寻址的代码格式如
下：
当状态寄存器ST1中的CPL位等于0时，ST0中的DP值(9 位地址)与指令中的7位地址一起形成16位数据存储器地址， 如图3-2所示。
1000H 1001H
高有效字 低有效字
低有效字
寻 址 1001H时 的 32位 字 存 储 顺 序
1000H 1001H
低有效字 高有效字
❖ 图3-1 32位字的存 储顺序
❖ 表3-2 部分寻址方 式缩写语
❖ 3.1.2 数据寻址方式
❖
TMS320C54x数字信号处理器共
有7种寻址方式，如表3-3所示。
Smem所指定的数据存储单元中
❖
WRITA Smem ；将Smem 所指
定的数据存储单元中的一个数传送到累加
器A确定的程序存储器单元中
❖
4．直接寻址
❖
直接寻址就是在指令中包含有数
据存储器地址(dma)的低7位，用这7位作
为偏移地址，并与基地址值(数据页面指
针DP的9位或堆栈指针SP的16位)组成一
❖
LD #10H，4，A
A＝0000 0100H
执行后，
❖
LD #32768，B
执行后，
B＝FFFF 8000H，状态寄存器ST1中的
SXM位等于1，数据进入ALU之前进行符
号扩展
❖
2．绝对寻址
❖
绝对寻址就是指令中包含要寻址
的存储单元的16位地址，指令按照此地
址进行数据寻址。这种寻址方式为双字
指令，速度慢。
❖
助记符指令的基本形式为
❖
标号，操作符，操作数1，操作
数2，操作数3
❖
其中，标号是可选项，操作数可
以没有或有多个，其内容可以是立即数、
寄存器、程序地址、数据地址、I/O地址
等。TMS320C54x中源操作数一般在操
作数1的位置，目的操作数则在操作数3
的位置，指令执行结果存放到目的操作
数单元中，源操作数不变。
效字，然后处理低有效字。如果寻址的
第1个字处在偶地址，那么第2个字就处
在下一个(较高的)地址；如果第1个字处
在奇地址，那么第2个字就处在前一个
(较低的)地址，如图3-1所示。在讨论寻
址方式时，要用到一些缩写语，表3-2给
出了部分缩写语的名称和含义。
累加器A
高有效字
寻 址 1000H时 的 32位 字 存 储 顺 序
❖ 表3-3 TMS320C54x的数据 寻址方式
❖
1．立即寻址
❖
立即寻址就是在指令中已经包含
有执行指令所需的操作数(一个固定的立
即数)。立即寻址方式中的立即数有两种
数值形式，数值的位数为3、5、8或9位
时为短立即数；数值的位数为16位时是
长立即数。立即数可以包含在单字节或
双字节指令中，短立即数在单字节指令
dma就指向该页中的特定单元。DP值可
以由LD指令装入，RESET指令将DP赋
为0。DP不能通过上电进行初始化，必
须在程序中对它进行初始化后，才能保
证程序正常工作。
❖
当 ST1 中 的 CPL 位 等 于 1 SP相
16位 堆 栈 指 针 SP
＋ 7位 dma
中，长立即数在双字节指令中。在一条
指令中，立即数的形式是由所使用的指
令的类型决定的。
❖
在立即寻址方式的指令中，在数
❖
例 如 ： 用 一 个 十 六 进 制 数 80H 加
载累加器A，可以写成如下指令：
❖
LD #80H，A 执 行 后 ， A ＝
0080H
❖
如果将立即数10H先左移4位后，
再加载累加器A，可以写成如下指令：
定程序存储器中的地址。其指令如下：
❖
FIRS
pmad
Xmem ， Ymem ，
❖
MACD Smem，pmad，src
❖
MACP Smem，pmad，src
❖
MVDP Smem，pmad
❖
MVPD pmad，Smem
❖
(3) 端口地址(PA)寻址：用一个符
号或一个常数来确定外部I/O端口地址。
其指令如下：
9 位 数 据 页 面 指 针 DP
7位 dma
❖ 图3-2 以DP为基准的 直接寻址
❖
因 为 DP 值 的 范 围 是 0 ～ 511 ， 所
以以DP为基准的直接寻址把存储器分成
512 页 ； 又 因 为 7 位 dma 值 的 范 围 是 0 ～
127，所以每页有128个可访问的单元，
也 就 是 说 ， DP 指 向 512 页 中 的 一 页 ，
3.1 数据寻址方式
❖ 3.1.1 指令的表示方法
❖
1．指令的基本形式
❖
与所有的微处理器助记符指令一样，
TMS320C54x的助记符指令也是由操作符
和操作数两部分组成的。在汇编前，操作
符是用助记符表示的，指出指令应完成何
种操作；操作数用来描述该指令的操作对
象，它可以是数据本身，也可以是指出如
何获取操作数的信息。
❖
绝对寻址有以下四种形式：
❖
(1) 数据存储器地址单元(dmad)寻
址：用程序标号或数据来确定指令中所
需要的数据空间地址。其指令如下：
❖
MVDK Smem，dmad
❖
MVDM dmad，MMR
❖
MVKD dmad，Smem
❖
MVMD MMR，dmad
❖
(2) 程序存储器地址单元(pmad)
寻址：用一个符号或一个具体的数来确
16位 的 数 据 存 储 器 地 址
❖ 图3-3 以SP为基准的直接 寻址方式
❖
直接寻址的句法是利用一个符号
“@”(加在变量的前面)或者一个常数来
确定偏移地址值的。例如：
❖
(1) 数 据 页 指 针 直 接 寻 址 ： x ＝